Измеритель сопротивления на базе ПК

Рисунок 6.1 - распределение значений для резистора номиналом 0,33 Ом±5%

На рисунке (6.1) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,33 Ом±5%.

R_(0,33) = 0,324 Ом ± 0,073 мОм;

д R_(0,33) = 0,02%.

Рисунок 6.2 - распределение значений для резистора номиналом 0,42 Ом±5%

На рисунке (6.2) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,42 Ом±5%.

R_(0,42) = 0,421 Ом ± 0,14 мОм;

д R_(0,42) = 0,03%.

Рисунок 6.3 - распределение значений для резистора номиналом 0,51 Ом±5%

На рисунке (6.3) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,51 Ом±5%.

R_(0,51) = 0,5 Ом ± 0,09 мОм;

д R_(0,51) = 0,02%.

Рисунок 6.4 - распределение значений для резистора номиналом 0,61 Ом±5%

На рисунке (6.4) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,61 Ом±5%.

R_(0,61) = 0,6 Ом ± 0,21 мОм;

д R_(0,61) = 0,04%.

Рисунок 6.5 - распределение значений для резистора номиналом 0,71 Ом±5%

На рисунке (6.5) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,61 Ом±5%.

R_(0,71) = 0,735 Ом ± 0,06 мОм;

д R_(0,71) = 0,01%.

Рисунок 6.6 - распределение значений для резистора номиналом 0,81 Ом±5%

На рисунке (6.6) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,81 Ом±5%.

R_(0,81) = 0,803 Ом ± 0,32 мОм;

д R_(0,81) = 0,04%.

Рисунок 6.7 - распределение значений для резистора номиналом 0,9 Ом±5%

На рисунке (6.7) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,9 Ом±5%.

R_(0,9) = 0,89 Ом ± 0,25 мОм;

д R_(0,9) = 0,03%.

Таблицы с данными измерений остальных резисторов в целях экономии места в тексте пояснительной записки приводиться не будут, рассмотрим лишь диаграммы.

Рисунок 6.8 - распределение значений для резистора номиналом 0,1 Ом±5%

На рисунке (6.8) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для резистора номиналом 0,1 Ом±5%.

R_(0,1) = 0,101 Ом ± 0,12 мОм;

д R_(0,1) = 0,12%.



Рисунок 6.9 - распределение значений для двух спаянных параллельно резисторов номиналом 0,1 Ом±5%

На рисунке (6.9) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для элемента, состоящего из двух спаянных параллельно резисторов номиналом 0,1 Ом±5%.

R_(0,05) = 49,24 мОм ± 0,071 мОм;

д R_(0,05) = 0,14%.

Рисунок 6.10 - распределение значений для четырёх спаянных параллельно резисторов номиналом 0,1 Ом±5%

На рисунке (6.10) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для элемента, состоящего из четырёх спаянных параллельно резисторов номиналом 0,1 Ом±5%.

R_(0,025) = 24,89 мОм ± 0,13 мОм;

д R_(0,025) = 0,52%.

Рисунок 6.11 - распределение значений для прецизионного резистора номиналом 0,24 Ом±1%

На рисунке (6.11) видно, что все измеренные значения не превышают планок погрешности. Рассчитаем среднее значение сопротивления, абсолютную и относительную погрешность измерения для прецизионного резистора номиналом 0,1 Ом±5%.

R_(0,24) = 0,24 Ом ± 0,12 мОм;

д R_(0,24) = 0,05%.

2. На втором этапе эксперимента измерялось внутреннее сопротивление никель-металлогидридных аккумуляторов на разных частотах. Записывались средние значения проводимости, полного сопротивления, активного сопротивления, реактивного сопротивления и угла сдвига фаз. Полученные данные сводились в таблицы.

В таблице 6.2 приведены результаты измерений двух NiMH аккумуляторов Camelion из одной партии типа ААА емкостью 1000 милиампер-часов. Аккумуляторы были предварительно заряжены.

Таблица 6.2 - результаты измерения аккумуляторов Camelion

	Camelion 1000 мАч (ААА)
№	F, Гц	G, См	Z, мОм	R, мОм	X, мОм	?, град.
1	20	10	100	98,75	-15,87	-0,159
	50	10,19	98,10	97,92	-6,04	-0,062
	100	10,26	97,44	97,41	-2,69	-0,028
	200	10,31	96,96	96,96	-0,9	-0,009
	500	10,34	96,71	96,7	0,71	0,007
	1000	9,99	100,1	100,1	-0,26	-0,003
	2000	10,05	99,52	99,49	-2,63	-0,026
	3000	10,09	99,12	99,03	-4,36	-0,044
	5000	10,04	99,64	99,26	-8,67	-0,087
2	20	10,53	95,01	93,79	-15,15	-0,16
	50	10,78	92,74	92,56	-5,86	-0,063
	100	11,02	90,78	90,74	-2,69	-0,03
	200	11,13	89,82	89,81	-1,07	-0,012
	500	11,26	88,79	88,79	0,17	0,002
	1000	11,34	88,22	88,22	0,13	0,001
	2000	11,34	88,18	88,17	-1,79	-0,02
	3000	11,26	88,81	88,74	-3,53	-0,04
	5000	11,11	89,97	89,76	-6,26	-0,07

В таблице 6.3 приведены результаты измерения четырёх NiMH аккумуляторов KODAK из одной партии типа AA емкостью 2500 милиампер-часов. В таблице 6.4 приведены результаты измерения четырёх бывших в эксплуатации NiMH аккумуляторов GP из одной партии типа AA емкостью 2100 милиампер-часов. Все аккумуляторы были предварительно заряжены.

Таблица 6.3 - результаты измерения аккумуляторов KODAK

	KODAK 2500 мАч (АА)
№	F, Гц	G, См	Z, мОм	R, мОм	X, мОм	?, град.
1	20	14,61	68,43	67,75	-9,65	-0,142
	50	15,23	65,66	65,57	-3,37	-0,051
	100	15,37	65,07	65,06	-1,32	-0,02
	200	15,46	64,67	64,67	-0,28	-0,004
	500	15,58	64,18	64,18	0,49	0,008
	1000	15,7	63,68	63,68	0,18	0,003
	2000	15,75	63,51	63,51	-0,73	-0,011
	3000	15,78	63,39	63,37	-1,52	-0,024
	5000	15,7	63,68	63,6	-3,18	-0,05
	10000	15,05	66,45	66,08	-7	-0,106
2	20	15,82	63,23	62,61	-8,9	-0,141
	50	16,33	61,25	61,17	-3,16	-0,052
	100	16,5	60,6	60,59	-1,26	-0,021
	200	16,51	60,56	60,56	-0,28	-0,005
	500	16,54	60,47	60,47	0,43	0,007
	1000	16,63	60,12	60,12	0,1	0,002
	2000	16,65	60,06	60,05	-0,8	-0,013
	3000	16,59	60,27	60,25	-1,63	-0,027
	5000	16,49	60,65	60,57	-3,18	-0,052
	10000	15,71	63,66	63,26	-7,05	-0,111
3	20	12,79	78,19	77,41	-11,02	-0,141
	50	13,24	75,55	75,45	-3,89	-0,051
	100	13,3	75,19	75,17	-1,53	-0,02
	200	13,35	74,91	74,91	-0,33	-0,004
	500	13,38	74,76	74,76	0,6	0,008
	1000	13,44	74,38	74,38	0,03	0
	2000	13,45	74,35	74,34	-1,16	-0,016
	3000	13,47	74,23	74,19	-2,22	-0,03
	5000	13,37	74,77	74,64	-4,29	-0,057
	10000	12,97	77,12	76,58	-9,11	-0,118
4	20	11,81	84,67	83,83	-11,91	-0,141
	50	12,16	82,23	82,12	-4,19	-0,051
	100	12,21	81,88	81,88	-1,57	-0,019
	200	12,23	81,78	81,78	-0,24	-0,003
	500	12,33	81,12	81,12	0,77	0,01
	1000	12,43	80,48	80,48	0	0
	2000	12,45	80,35	80,34	-1,40	-0,017
	3000	12,51	79,94	79,89	-2,68	-0,034
	5000	12,49	80,07	79,91	-5,05	-0,063
	10000	12,16	82,25	81,56	-10,64	-0,13

Таблица 6.4 - результаты измерения аккумуляторов GP

	GP 2100 мАч (АА)
№	F, Гц	G, См	Z, мОм	R, мОм	X, мОм	?, град.
1	20	12,86	77,79	77,06	-11,62	-0,137
	50	13,22	75,67	75,58	-3,96	-0,048
	100	13,25	75,47	75,46	-1,43	-0,017
	200	13,23	75,56	75,56	-0,14	-0,001
	500	13,25	75,46	75,46	0,78	0,009
	1000	13,30	75,21	75,21	0	-0,001
	2000	13,32	75,08	75,06	-1,34	-0,017
	3000	13,31	75,11	75,07	-2,61	-0,033
	5000	13,22	75,66	75,52	-4,92	-0,062
	10000	12,74	78,48	77,85	-10,59	-0,127
2	20	11,85	84,37	83,56	-11,62	-0,138
	50	12,2	81,97	81,87	-3,96	-0,048
	100	12,27	81,48	81,47	-1,43	-0,018
	200	12,29	81,35	81,35	-0,14	-0,002
	500	12,31	81,24	81,24	0,78	0,01
	1000	12,34	81,02	81,02	0	0
	2000	12,36	80,92	80,91	-1,34	-0,017
	3000	12,35	80,94	80,90	-2,61	-0,032
	5000	12,33	81,10	80,95	-4,92	-0,061
	10000	12,01	83,28	82,61	-10,59	-0,127
3	20	12,55	79,67	78,9	-11,08	-0,14
	50	13,01	76,88	76,78	-3,84	-0,05
	100	13,12	76,2	76,19	-1,44	-0,019
	200	13,14	76,09	76,09	-0,22	-0,003
	500	13,24	75,53	75,53	0,68	0,009
	1000	13,3	75,16	75,16	0,02	0
	2000	13,35	74,89	74,88	-1,2	-0,016
	3000	13,35	74,88	74,84	-2,33	-0,031
	5000	13,31	75,12	74,98	-4,49	-0,06
	10000	12,97	77,12	76,5	-9,8	-0,127
4	20	11,87	84,26	83,45	-11,67	-0,139
	50	12,27	81,48	81,38	-4,04	-0,05
	100	12,38	80,8	80,79	-1,49	-0,018
	200	12,43	80,44	80,44	-0,17	-0,002
	500	12,45	80,31	80,31	0,68	0,008
	1000	12,52	79,9	79,9	-0,16	-0,002
	2000	12,56	79,64	79,62	-1,66	-0,021
	3000	12,55	79,68	79,62	-3	-0,038
	5000	12,47	80,18	79,98	-5,62	-0,07
	10000	12,05	82,96	82,1	-11,88	-0,144

3. На третьем этапе снимались значения сопротивления в режиме установки нуля (без исследуемого элемента). Полученные данные приведены в таблице 6.5

Таблица 6.5 - результаты измерений в режиме установки нуля

№	Z, мОм	№	Z, мОм	№	Z, мОм	№	Z, мОм	№	Z, мОм	№	Z, мОм
1	0,27	11	0,05	21	0,15	31	0,04	41	0,13	51	0,06
2	0,19	12	0,04	22	0,23	32	0,04	42	0,17	52	0,12
3	0,28	13	0,05	23	0,31	33	0,05	43	0,18	53	0,18
4	0,34	14	0,13	24	0,25	34	0,09	44	0,26	54	0,12
5	0,34	15	0,13	25	0,11	35	0,10	45	0,26	55	0,19
6	0,35	16	0,09	26	0,06	36	0,07	46	0,18	56	0,24
7	0,11	17	0,11	27	0,05	37	0,04	47	0,08	57	0,21
8	0,19	18	0,09	28	0,06	38	0,05	48	0,11	58	0,24
9	0,22	19	0,10	29	0,05	39	0,05	49	0,08	59	0,24
10	0,13	20	0,12	30	0,04	40	0,12	50	0,08	60	0,15
										61	0,19

Цветом выделены наибольшее и наименьшее значение сопротивления в режиме установки нуля. На основании этих данных по формуле (6.2) найдём величину случайной погрешности для измерителя.

, (6.2)

где Дx_случ - величина случайной погрешности;

x_min - наименьшее значение ошибки;

x_max - наибольшее значение ошибки.

= 0,195 мОм

4. На четвертом этапе измерялось сопротивление многожильных проводов различной длины для определения минимальной возможной величины измеряемого сопротивления. Результаты эксперимента приведены в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - результаты измерения сопротивления многожильных проводов

длина провода, см	Z, мОм
?10	17,29	17,09	16,89	16,87	16,81	16,76	16,76	16,69	16,64	16,60
?8	14,43	14,25	14,14	14,10	14,03	14,03	14,12	14,09	14,14	14,04
?6	11,96	11,72	11,64	11,62	11,47	11,48	11,50	11,42	11,45	11,47
?4	9,35	9,33	9,32	9,22	9,16	9,05	9,12	9,06	9,06	9,03
?2	5,49	5,17	5,28	5,26	5,23	5,13	5,21	5,34	5,29	5,33
?0,5	1,10	1,13	1,16	1,21	1,20	1,11	1,18	1,14	1,24	1,16

Дальнейшее уменьшение длины проводника невозможно из-за несовершенства измерительных контактов.

6.4 Описание результатов эксперимента

После анализа результатов эксперимента, было установлено:

1. Абсолютная величина погрешности измерения сопротивления не превышает 0,5 мОм;

3. Величина случайной погрешности при измерении сопротивления равна плюс-минус 0,195 мОм;

4. Наименьшее значение сопротивления, которое воспринимает измеритель, ограничивается лишь соотношением сигнал/шум конкретной звуковой карты и может быть меньше чем 1 мОм.

5. Измеритель можно применять для определения внутреннего сопротивления аккумуляторов.

В ходе эксперимента в комплекте программ сбоев не наблюдалось, программа работала стабильно. По результатам эксперимента можно сказать, что разработанный продукт не только соответствует требованиям технического задания, но и значительно их превосходит.

7. Расчет надежности

7.1 Надежность программного обеспечения

Под надежностью программного обеспечения понимается свойство этого обеспечения выполнять заданные функции, сохраняя свои характеристики в установленных пределах при определенных условиях эксплуатации.

Надежность программного обеспечения определяется его безотказностью и восстанавливаемостью. Безотказность программного обеспечения - это свойство сохранять работоспособность при использовании его для обработки информации в информационной системе. Безотказностью программного обеспечения оценивается вероятность его работы без отказов при определенных условиях внешней среды в течение заданного периода наблюдения.

В приведенном определении под отказом программного обеспечения понимается недопустимое отклонение характеристик функционирования этого обеспечения от предъявляемых требований. Определенные условия внешней среды - это совокупность входных данных и состояние самой информационной системы. Заданный период наблюдения соответствует времени, необходимому для выполнения на ЭВМ решаемой задачи.

Безотказность программного обеспечения может характеризоваться средним временем возникновения отказов при функционировании программы. При этом предполагается, что аппаратные средства ЭВМ находятся в исправном состоянии. С точки зрения надежности, принципиальное отличие ПО от аппаратных средств состоит в том, что программы не изнашиваются и их выход из строя из-за поломки невозможен. Следовательно, характеристики функционирования ПО зависят только от его качества, предопределяемого процессом разработки. Это означает, что безотказность ПО определяется его корректностью и зависит от наличия в нем ошибок, внесенных на этапе его создания. Кроме того, проявление ошибок программного обеспечения связано еще и с тем, что в некоторые моменты времени на обработку могут поступать ранее не встречавшиеся совокупности данных, которые программа не в состоянии корректно обработать. Поэтому входные данные в определенной мере влияют на функционирование программного обеспечения.

В ряде случаев говорят об устойчивости функционирования программного обеспечения. Под этим термином понимается способность программного обеспечения ограничивать последствия собственных ошибок и неблагоприятных воздействий внешней среды или противостоять им. Устойчивость программного обеспечения обычно обеспечивается с помощью введения различных форм избыточности, позволяющих иметь дублирующие модули программ, альтернативные программы для одних и тех же задач, осуществлять контроль процесса исполнения программ. [1]

7.2 Понятие испытаний на надежность

Испытание - это экспериментальное определение значения параметра и показателя качества продукции в процессе функционирования и при имитации условий эксплуатации, а также при воспроизведении воздействий на продукцию по заданной программе.

Испытания на надежность являются методом экспериментальной оценки надежности на этапах разработки и серийного выпуска продукции. Испытаниям на надежность подвергают опытные образцы или опытные партии, установочные серии и серийное производство.

Испытания на надежность проводят:

· для оценки степени соответствия надежности опытных образцов или опытных партий требованиям нормативной документации и техническому заданию;

· для оценки степени соответствия надежности установочной серии и серийного производства требованиям нормативной документации и конструкторской документации.

Во всяких испытаниях на надежность всегда можно выделить три стадии:

· планирование испытаний;

· проведение их (накопление необходимых статистических данных - непосредственных результатов испытаний);

· обработка непосредственных результатов с целью получения искомых данных или заключений.

Каждая из этих стадий требует решения определенных задач и, соответственно, своей методики. В соответствии с этим основными задачами теории при создании унифицированных инженерных методик испытаний: можно считать:

· Установление единых количественных показателей качества (точности и достоверности) получаемых результатов;

· Разработку эффективных методов проведения испытаний для оценки каждого из используемых показателей надежности;

· Разработку методов планирования испытаний для обеспечения заданных требований к качеству получаемых результатов;

· Разработку методов обработки непосредственных результатов испытаний. [2]

7.3 Организация испытаний на надежность

Планирование испытаний

Проведём оценку вероятности безотказной работы изделия в течение фиксированного времени (0-t).

Для этого необходимо провести m опытов, каждый из которых состоит в испытании одного образца до истечения времени t, если до этого времени отказ не наступил, или до отказа, если t<ф. Фиксируется количество опытов d, закончившихся отказом.

На основании величин m и d вычисляется точечная оценка (t), а также все необходимые показатели точности и достоверности этой оценки (доверительные границы, ошибки).

, (7.1)

где (t) - вероятность безотказной работы;

m - количество опытов;

d - количество отказов.

Р_н(t) и Р_в(t) - определяется по соответствующим таблицам при г = 0,9..0,999. Относительная доверительная ошибка:

, (7.2)

где д_эксп - экспериментальное значение относительной доверительной ошибки;

Р_н(t) - нижняя доверительная граница.

В случае если д_эксп ? д_теор, испытания считаются законченными.

Если требования к точности оценки безотказности не выполняются, то проводится новое планирование, при этом получают новое значение m и проводят дополнительные испытания по тому же плану.

Для получения безотказности изделия с экспоненциальным распределением достаточно получить оценку одного из следующих показателей: , л или р(t). Данные показатели связаны между собой соотношением:

, (7.3)

где л - интенсивность отказов;

- среднее время наработки на отказ, часов.

По непосредственным результатам испытаний m и d определяются (t), с_H(t), дp, которые затем пересчитываются а оценку в соответствии с формулами.

Исходные данные:

· Доверительная вероятность г = 0,8;

· Относительная доверительная ошибка - 0,5;

· Р_ож(t)=0,99;

· Закон - экспоненциальный;

Значение Pож определяется по графику (рисунок 7.1) при г=0,8, д=0,5.

Рисунок 7.1 - график значений Pож при г=0,8

Проведение испытаний

Испытания проводились в течение 4-х часов. После каждого запуска программа производила измерения в течение 5 секунд, после чего производила обработку результатов и снова автоматически запускалась.

В первый день испытания проводились без подключения исследуемого элемента (режим установки нуля);

Во второй день проводились запуски программы в режиме калибровки;

В третий день производились измерения с исследуемым элементом, в ходе которых также учитывались снимаемые показания.

Таким образом, в течение трёх дней было произведено 8640 запусков программы, и было произведено 2880 измерений. При проверке на достоверность показаний за отказ считалась погрешность более 5% при измерении резистора номиналом 100 мОм. Результаты испытаний приведены в таблице (7.1).

Таблица 7.1 - Результаты испытаний

	Кол-во прогонов	Кол-во ошибок
Режим установки нуля	2880	0
Режим калибровки	2880	0
Режим измерения	2880	0
Достоверность показаний	2880	0
Итого	11520	0

Обработка результатов

В ходе испытаний были получены следующие данные:

m=11520, d=0.

Вычисляем вероятность безотказной работы:

(t) = p(100) = l- = 1.

Так как количество отказов равно нулю, расчёт доверительной ошибки нецелесообразен.

Найдём интенсивность отказов:



Отсюда следует, что время наработки на отказ стремится к бесконечности. Это не значит, что программное обеспечение не содержит ошибок. Это означает лишь то, что в ходе испытаний не было обнаружено проблем, и при правильном использовании ошибки появляться не будут.

8. Экономический расчёт

Для измерения комплексных параметров цепей на различных частотах или комплексного сопротивления предназначены приборы, которые называют измерители импеданса. Если прибор имеет возможность измерения комплексной проводимости (амитанса), то такой прибор называется измеритель иммитанса.

Если использовать персональный компьютер и его звуковую карту для проведения измерений, сбора данных и их хранения, то полученный прибор позволить наиболее эффективно исследовать параметры элементов, не тратя значительные суммы на покупку дорогостоящего оборудования. Необходимо определить, будет ли этот прибор экономически эффективен.

Главной составляющей прибора является программное обеспечение для персонального компьютера, которое управляет звуковой картой, получает данные с объекта исследования и выводит их на дисплей.

8.1 Расчёт трудозатрат на разработку программного продукта

Произведем расчет трудозатрат на разработку программного продукта. Трудозатраты измеряются в челЧчас. Расчет производится по формуле:

T = tи + tа + tп + tотл + tд (8.1),

где tи - затраты труда на исследование алгоритма решения задачи;

tа - затраты на разработку блок-схемы алгоритма;

tп - затраты на программирование;

tотл - затраты на отладку программы на ПК;

tд - затраты на подготовку документации.

Затраты труда на исследование алгоритма решения задачи с учетом уточнения описания и квалификации программиста вычисляются по формуле:

(8.2),

где Q - условное число операторов в программе;

В - коэффициент увеличения затрат в зависимости от сложности программы (1,2...5);

k - коэффициент квалификации разработчика.

Составляющие затраты труда можно определить через условное число операторов в программном продукте. В их число входят те операторы, которые нужно учесть программисту в процессе работы над задачей с учетом возможных уточнений постановки задачи и совершенствования алгоритма.

Q = qЧcЧ(1 + p) (8.3),

где q - предполагаемое число операторов

с - коэффициент сложности программы(от 1 до 2);

р - коэффициент коррекции программы в ходе ее разработки (от 0,5 до 1).

Для расчета затрат следует применить усредненные значения:

q = 1100;

с =1,5;

р = 0,75.

Коэффициент сложности программы равен 1,5, потому что измеритель импеданса - программный продукт средней сложности.

Подставляя значения в формулу, полчаем:

Q=1100Ч1,5Ч(1+0,75)=2888

Коэффициент увеличения затрат (B) характеризует увеличение затрат труда вследствие недостаточно полного описания задачи, уточнений и некоторой доработки. Этот коэффициент может принимать значения от 1,2 до 5. Возьмем среднее для наиболее точных расчетов:

В = 2

Коэффициент квалификации разработчика зависит от стажа работы программиста следующим образом:

стаж до 2 лет - к = 0.8;

от 2 до 3 лет - к = 1;

от 3 до 7 лет - к = 1,3...1,4;

от 7 лет - к = 1,5...1,6.

Так как предусмотрен минимальный набор операторов, необходимо будет нанимать опытного разработчика (для уменьшения затрат на уточнения и доработку):

к = 1,35 (стаж работы от 3 до 7 лет)

Подставив известные значения в формулу (8.2) произведем расчет:

tи = 2888Ч2/(80Ч1,35) = 53,5 челЧчас.

Затраты труда на исследование алгоритма решения задачи составят 53,5 челЧчас.

Расчет трудозатрат производится по формуле:

(8.4),

где Q - условное число операторов;

k - коэффициент квалификации разработчика.

ta = 2888/70Ч1.35 = 30,6 челЧчас.

Затраты на разработку блок-схемы алгоритма составят 30,6 челЧчас.

Отладка программы - выполнение программы для выявления дефектов в функциях, в логике, проводится проверка программного продукта на соответствие техническому заданию.

Расчет трудозатрат на отладку производится по формуле:

(8.5),

где Q - условное число операторов;

k - коэффициент квалификации разработчика.

tотл =2888/45Ч1,35=47,5 челЧчас;

Затраты на отладку программы на ПК составят 47,5 челЧчас.

При комплексной отладке программы следует предусмотреть возрастающие в 1,5 раза затраты, поэтому окончательные трудовые затраты на отладку программы будут равны:

tотл.окон = tотлЧ1,5 (8.6)

tотл.окон = 47,5Ч1,5 = 71,3 челЧчас.

Затраты на окончательную отладку программы на ПК составят 71,3 челЧчас.

Трудовые затраты на подготовку документации будут складываться из затрат труда на подготовку рукописного текста и затрат труда на редактирование, печать и оформление документации.

tд = tдп + tдр (8.7),

где tдп - трудовые затраты на подготовку материалов в рукописи;

tдр - затраты на редактирование, печать и оформление документации. [3, стр. 8]

Рассчитываем трудозатраты на подготовку материалов в рукописи по формуле:

(8.8),

где Q - условное число операторов;

k - коэффициент квалификации разработчика. [3, стр. 8]

tдп = 2888/175Ч1,35= 12,2 челЧчас.

Затраты на редактирование, печать и оформление (tдр) прямо пропорционально зависят от затрат на подготовку материалов в рукописи:

tдр = 0,75Чtдп (8.9) [3, стр. 8]

tдр = 0,75Ч12,2 = 9,2 челЧчас.

tд = 12,2 + 9,2 = 21,4 челЧчас.

Таким образом, общие трудовые затраты на подготовку документации составят 21,4 челЧчас.

Программирование - процесс создания компьютерных программ и (или) программного обеспечения с помощью языков программирования.

Затраты на программирование определяются методом самофотографии и составляет примерно 20 - 30% от общих трудозатрат на остальные этапы разработки программы.

«Самофотография» проводится непосредственно исполнителем нормируемой работы. Целыо самофотографии рабочего времени является определение содержания трудового процесса и трудовых затрат, а также повышение эффективности труда.

Самофотография рабочего времени может проводиться с использованием различных способов наблюдений.

Фиксирование наблюдений может осуществляться в форме дневника, в котором последовательно регистрируются функции по мере их выполнения и затраты рабочего времени. При этом учитываются все работы, в т. ч. непредусмотренные заранее, а также несвойственные квалификационной характеристике должности данного работника. Анализ результатов самонаблюдения позволит работнику более рационально спланировать структуру занятости в течение рабочего дня.

Рассчитаем затраты на программирование, как 25% от общих трудозатрат:

tп = (53,5+30,6+71,3+21,4)Ч0,25=44,2 челЧчас.

Затраты на программирование составят 44,2 челЧчас.

Полученные трудозатраты сводим в таблицу, производим суммирование всех видов трудозатрат на разработку программного продукта и находим общие трудозатраты (Т):

Т = 53,5+30,6+44,2+71,3+21,4 = 221,0 челЧчас.

Таким образом, общие трудозатраты на разработку программного продукта составят 221,0 челЧчас.[1]

Таблица 8.1: Структура трудозатрат на разработку ПП

Виды трудозатрат	Индекс	Трудоёмкость, чел*час	Структура трудозатрат, %
На исследование алгоритма	tи	53,5	24,2
На разработку блок-схемы	tа	30,6	13,8
На программирование	tп	44,2	20,0
На отладку программы	tотл	71,3	32,3
На подготовку документации	tд	21,4	9,7
Итого (общие трудозатраты)	T	221,0	100

Из данных таблицы видно, что наибольше количество трудозатрат при разработке программного продукта обычно вызывают отладка программы и исследование алгоритма решения задачи. [3]

8.2 Составление сметы затрат на разработку программного продукта

Смета затрат на разработку программного продукта включает в себя следующие статьи:

· затраты на оплату труда программисту;

· затраты на отчисления в социальные фонды;

· затраты на оплату электроэнергии;

· затраты на оплату машинного времени;

· прочие затраты. [2]

Расчет затрат на оплату труда разработчика

Расходы на оплату труда разработчика программы (ЗПпр) определяются путем умножения трудоемкости создания программы на среднюю часовую зарплату программиста. Запишем расходы на оплату труда разработчика программы в виде формулы:

ЗПпр = ТЧСЧпр (8.10),

где Т - трудоемкость разработки программного продукта;

СЧпр- средняя часовая оплата труда программиста, рублей в час.

СЧпр = Ппр/Фрв (8.11),

где Ппр - заработная плата программиста.

По информации служб занятости, на 2012 год средняя заработная плата программисту составляет 31000 руб.

Фрв - месячный фонд рабочего времени.

При 40-часовой рабочей неделе он равен:

Фрв =169,2 часа

Подставляя в формулы значения, получим СЧпр и ЗПпр:

СЧпр = 31000/169,2 = 183,2 руб/час.

ЗПпр =221Ч183,2 = 40487,2 руб.

Расходы на оплату труда разработчика программы составят 40487,2 руб. [3]

Расчёт отчислений в социальные фонды

Размер отчислений в социальные фонды складывается из отчислений в пенсионный фонд Российской Федерации, фонд социального страхования Российской федерации, фонды обязательно медицинского страхования.

ЕСН = ПФФ+ФСС+ФОМС (8.12),

где ЕСН - размер отчислений в социальные фонды (единый социальный налог);

ПФФ - размер отчислений в пенсионный фонд Российской Федерации;

ФСС - размер отчислений в фонд социального страхования;

ФОМС - размер отчислений в фонды обязательного медицинского страхования. [3]

С 2011 года размер совокупных взносов установился на отметке в 34%, из которых 26% составляют отчисления по обязательному пенсионному страхованию.

ЕСН = ЗПпрЧ0,34;

ЕСН = 13765,65 руб.

Расчет затрат на оплату машинного времени

Рассчитаем затраты на оплату машинного времени при отладке программы.

Стоимость машинного времени определяется по формуле:

Змв = СЧ(tn + tотл) (8.13),

где С - цена машино-часов;

tп - затраты на программирование;

tотл - затраты на отладку программы.

Рассчитаем цену машино-часа:

C = (За + Звм + Зтр + 3пр) / Tпк (8.14),

где За - годовые издержки на амортизацию, рублей в год;

Зтр - затраты на текущий ремонт компьютера, рублей в год;

Звр - годовые издержки на прочие и накладные расходы, рублей в год;

Звм - годовые издержки на вспомогательные материалы, рублей в год;

Тпк - действительный годовой фонд времени ЭВМ, часов в год;

Рассчитаем годовые издержки на амортизацию по формуле:

За = CбалЧНа/100 (8.15),

где Cбал - балансовая стоимость компьютера, руб/шт;

На - норма амортизации в процентах.

Балансовая стоимость компьютера определяется по формуле:

Cбал = Спер + Зпр (8.16),

где Спер - рыночная стоимость ПК, в рублях

Зпр - прочие затраты (на доставку и установку, от 8 до 10% от стоимости ПК). [3, стр. 12]

Берем Зпр = 9% от рыночной стоимости ПК.

Найдём рыночную стоимость компьютера.

Таблица 8.2: Рыночная стоимость компьютера

Процессор	Intel Pentium Core i7-2600	9741 руб
Материнская плата	ASUS M4A88	2620 руб
Оперативная память	DDR2 4Gb	2354 руб
Видеокарта	GeForce GT240	3414 руб
Жесткий диск	HDD 320 Gb IDE Seagate	3248 руб
Монитор	Samsung S20B300B	4738 руб
Мышка	A4-Tech 2X	157 руб
Клавиатура	defender USB	461 руб
Звуковая карта	Echo MIA PCI	5391 руб
Итого:		29124 руб

Цены взяты из интернет-магазина «НИКС»

Рыночная стоимость компьютера составит 29124 руб.

Срок службы ПК составляет 5 лет, отсюда норма амортизации составит 20%.

Рассчитываем затраты на доставку и установку:

Зпр = 29124Ч0,09 =2621 руб.

Рассчитываем балансовую стоимость ПК:

Cбал = 29124 + 2621 = 31745 руб.

Находим по формуле (15) годовые издержки на амортизацию

За = 31745Ч20/100 = 6349 руб.

Годовые издержки на амортизацию составят 6349 рублей.

Рассчитываем годовые издержки на вспомогательные материалы:

Звм = CбалЧ0,01 (8.17)

Звм = 31745Ч0,01 = 317,45 руб.

Годовые издержки на вспомогательные материалы составят 317,45 руб. в год.

Рассчитываем затраты на текущий ремонт компьютера:

Зтр = CбалЧ0,05 (8.18)

Зтр = 31745Ч0,05 = 1578,25 руб.

Годовые издержки на текущий ремонт компьютера составят 1578,25 руб.

Рассчитываем годовые издержки на прочие и накладные расходы:

Зпр = CбалЧ0,06 (8.19)

Зпр = 31745Ч0,06 = 1904,7 руб.

Годовые издержки на прочие и накладные расходы составят 1904,7 руб.

Рассчитываем действительный годовой фонд времени ЭВМ:

Тпк = NмЧNдЧNч (8.20),

где NM - количество месяцев в году (12 месяцев);

Nд - количество рабочих дней в месяце(22 дня);

Nч - средняя продолжительность рабочего дня (8 часов); [3]

Тпк = 12Ч22Ч8=2112 часов/год.

Действительный годовой фонд времени ЭВМ равен 2112 часов.

Теперь, подставляя в формулу (8.14) найденные значения находим цену одного машино-часа:

С = (6349+317,45+1578,25+1904,7) / 2112 = 4,80 руб.

Цена одного машино-часа составит 4,80 руб.

Теперь по формуле (8.13) рассчитываем затраты на оплату машинного времени при написании и отладке программы:

Змв =4,80Ч(44,2+71,3) = 554.40 руб.

Расчёт затрат на электроэнергию

Рассчитаем затраты на электроэнергию по формуле:

Сэ = ЗэЧPЧ(tn + tотл + td) (8.21),

где Зэ - стоимость электроэнергии (1 кВтч) (2,5 руб./ кВтч);

P - мощность, потребляемая ПК (для компьютера в вышеуказанной конфигурации мощность составит 500 Вт;

tп - затраты на программирование;

tотл - затраты на отладку;

tд - затраты на подготовку документации. [3]

Сэ = 2,5Ч0.5Ч(44,2+71,3+21,4) = 171,13 рублей.

Затраты на электроэнергию при разработке программного продукта составят 171,13 рублей.

Калькуляция сметной стоимости

Сметная стоимость программного продукта - это эксплуатационные расходы на разработку программного продукта.

Рассчитываем прочие затраты при разработке программного продукта (они составляют от 5 до 9% от суммы остальных затрат)

Зп = ЗвсеЧ0,08 (8.22)

Звсе = 40487,2 +13765,65+554,40+171,13=54978,38 рублей

Зп = 54978,38Ч0,08 = 4398,27 руб.

Рассчитываем смету затрат на разработку программного продукта по формуле:

Зо6щ = ЗПпр + ЕСН + Змв + Сэ + 3п (8.23)

Зобщ = 40487,2 +13765,65+554,40+171,13+ 4398,27 = 59376,65 руб.

Сметная стоимость программного продукта составит 59376,65 руб.? 59,5 тыс. руб.

Сметы затрат сводим в таблицу:

Таблица 8.3: Калькуляция сметной стоимости программного продукта

Статьи затрат	Индекс	Сумма, руб.	Структура, %
Заработная плата программиста	ЗПпр	40487,2	68,2
Взносы в социальные фонды	ЕСН	13765,65	23,2
Затраты на оплату машинного времени	Змв	554,40	0,9
Затраты на электроэнергию	Сэ	171,13	0,3
Прочие затраты	Зп	4398,27	7,4
Итого:	Зобщ	59376,65	100

Из таблицы 8.3 видно, что наибольшая часть затрат при разработке программного продукта приходится на заработную плату программиста и выплату с этой заработной платы взносов в социальные фонды.

8.3 Расчёт экономической эффективности

Рассмотрим экономическую эффективность измерительного устройства для предприятия, работающего с аккумуляторными батареями.

Значение экономической эффективности от использования программного продукта определяется по формуле:

Э = 3б - 3э (8.24),

где Зб - затраты по базовому варианту (руб./год);

Зэ - затраты при использовании программного продукта (руб./год).

3б = СЧпЧТрЧ(1/dЗП) (8.25),

где СЧп - часовая средняя заработная плата (120 руб./час);

Тр - трудоёмкость решаемой задачи;

dЗП - доля заработной платы в общей смете затрат организации. Возьмем среднее значение dЗП = 70%.

Для решения задачи без использования разрабатываемого программного продукта необходимо примерно 30% действующего фонда рабочего времени. [1]

Тпк =2112 час/год.

Тр = ТпкЧ0.30 = 634 час/год.

Подставляя в формулу значения найдем затраты по базовому варианту:

Зб=120Ч634Ч(1/0,7) = 108685,70 руб./год

Теперь определим затраты при использовании разработанной программы:

3э = (ТгЧСм + 3П) / Тс (8.26),

где Тг - время отводимое на работу с программой;

См - стоимость одного машинного часа;

3п - эксплуатационные затраты при использовании ПО;

Тс - срок службы программного обеспечения. [1]

Тг = 2112 час/год;

См = 4,80 руб/час;

3п = 59376,65 руб.

Срок службы программы принимаем равным 5 годам.

Тс = 5 лет.

Затраты при использовании программы будут равны:

3э = (2112Ч3,30 +59376,65)/5 = 13902,72 руб./год.

Теперь рассчитаем значение экономической эффективности от использования программного продукта по формуле (8.24):

Э = 108685,70-13902,72 = 94783 руб./год.

Таким образом, произведенный экономический анализ эффективности создания и эксплуатации программного продукта доказывает целесообразность его использования на предприятиях. Также выяснено, что программный продукт, который будет использоваться вместо цифрового либо аналогового оборудования, выполняющего аналогичные функции, окупится за первый год эксплуатации.

Заключение

В данном дипломном проекте был разработан комплект программного обеспечения для измерения полного сопротивления, который использует в качестве измерительного преобразователя звуковую карту персонального компьютера.

В пояснительной записке рассмотрен процесс создания программного обеспечения, приведены все необходимые расчёты, составлено руководство пользователя. Результаты экспериментов показали, что разработанный продукт является надежным и полностью удовлетворяет требованиям технического задания.

На основании данных, полученных в ходе дипломного проектирования, был составлен комплект документов для регистрации программного продукта в государственном фонде электронных ресурсов.

Список литературы

1. Курсовое и дипломное проектирование [Текст]: Методические указания для студентов специальности 200400 «Промышленная электроника» / ОмГТУ, 2004.- 43 с.

2. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н. А. - М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. - 544 с,: ил.

3. Сигой Д. Резистивные датчики температуры / Режим доступа: [http://controlengrussia.com/artykul/article/rezistivnye-datchiki-temperatury/].

4.Теория надежности. Надежность программного обеспечения / Режим доступа: [http://reliability-theory.ru/reliabilityt3r1part1.html].

5. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. - М.: Высш. школа., 2001 - 335 с.

6. Шатохина Л.А., Расчеты экономической эффективности разработки и внедрения новой радиоэлектронной аппаратуры [Текст]: Метод. указания по выполнению организац.-экон. части диплом. проектов для студентов специальности 0705 / Л. А. Шатохина, 1983. - 24 с.

7. Методические указания по выполнению организационно-экономической части дипломного проекта по специальности 0642 «Информационно-измерительная техника» [Текст] / ОмПИ, 1986. - 31c.

8. Расчет затрат на разработку программного продукта [Текст]: Метод. указания по выполнению орг.-экон. части диплом. проекта / ОмГТУ, 2009. - 21 с.

9. Охрана труда в энергетике / Под ред. Б.А. Князевского.- М.: Энергоатомиздат, 1985 г. - 200 с.

10. Охрана труда, Воздействие электрического тока на организм человека / Охрана труда, Режим доступа: [http://insafety.org.ua/page/vozdejstvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka].

11. Активная защита, Действие электрического тока на организм человека / Режим доступа: [http://guarda.ru/guarda/data/active_protect/txt_21.php].

12. РИА-новости, Отравление свинцом (сатурнизм). Справка / РИА-новости, Режим доступа: [http://eco.rian.ru/documents/20090820/181689138.html].

13. Малин К.М., Справочник сернокислотчика, 2 изд., М.: Химия, 1971.

14. РИА-новости, Серная кислота и последствия отравления ее парами. Справка / Режим доступа: [http://eco.rian.ru/documents/20091102/191633166.html].

Размещено на Allbest.ru