Проектирование 2-канальной системы сбора информации насосной станции на базе микроконтроллера АТmega8U2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Чувашской Республики «Межрегиональный центр компетенций -

Чебоксарский электромеханический колледж» Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Проектирование 2-канальной системы сбора информации

насосной станции на базе микроконтроллера АТmega8U2

Студент Макаров Д.О.

Руководитель Иванов Л.Б.

Консультант

по экономике Хмельникова В.О.

Нормоконтроль Федорова Т.В.

Рецензент Клепцова Н.Н.

Зав. отделением Федорова Т.В.

2021

АННОТАЦИЯ

Объектом проектирования дипломного проекта является 2-канальная система сбора информации насосной станции на базе микроконтроллера АТmega8U2.

В ходе дипломного проекта спроектирована 2-канальная система сбора информации насосной станции на базе микроконтроллера АТmega8U2. Устройство необходимо для контроля насосной станции.

Устройство имеет жидкокристаллический индикатор для постоянного мониторинга работы исполнительного устройства.

Пояснительная записка содержит:

- обзор систем сбора информации, их назначение, функционал и принцип работы;

- обзор принципа работы пьезоэлектрического датчика давления;

- описание конструкторской части;

- описание технологической части;

- описание экономических показателей проекта;

- описание безопасности и экологичности проектных решений.

Целью дипломного проекта является изучение принципов работы устройства, проектирование прототипа устройства, изучение электронной и программной составляющих проектирования, расчет экономической целесообразности постановки в производство, обзор безопасности и экологичность проектного решения.

Внедрение 2-канальной системы сбора информации насосной станции, спроектированной в данной работе в коммерческие организации поможет в решении вопросов оптимизации и планировании рабочего времени сотрудников.

Пояснительная записка к дипломному проекту выполнена с применением компонентов Microsoft Office 2013.

Разработка программной части выполнена в редакторе ArduinoIDE. Чертеж печатной платы выполнен в ПО DipTrace



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор датчика давления

1.2 Виды насосной станции

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка схемы электрической структурной

2.2 Описание элементной базы

2.2.1 Пьезоэлектрический датчик давления

2.2.2 Выбор микроконтроллера

2.2.3 Выбор операционного усилителя

2.2.4 Аналого-цифровой преобразователь

2.2.5 Выбор выходного интерфейса

2.2.6 Жидкокристаллический индикатор

2.3 Построение схемы электрической принципиальной

2.4 Расчетная надежности и потребляемой мощности

2.4.1 Расчет потребляемой мощности

2.4.2 Расчет надежности устройства

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка алгоритма работы управляющей программы

3.2 Программные средства разработки для микроконтроллера

3.3 Разработка печатной платы

3.4 Описание технологии изготовления печатной платы

3.5 Расчет печатной платы

4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА

4.1 Актуальность разработки устройства

4.2 Расчет трудоемкости и цены разработки

4.3 Расчёт затрат на создание устройства

4.3.1 Затраты на основные и вспомогательные материалы

4.3.2 Затраты на комплектующие материалы

4.3.3 Расчет заработной платы производственных рабочих опытного производства, занятых изготовлением опытного образца

4.3.4 Расчет прочих расходов

4.3.5 Расчет накладных расходов

4.4 Сводный расчет

4.5 Расчёт цены единицы продукции

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ

5.1 Характеристика объекта разработки и рабочего помещения

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов

5.3 Мероприятия по устранению или уменьшению влияния вредных факторов при производстве печатных плат

5.4 Экологичность проекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Насосная станция - это комплект из насоса, гидроаккумулятора и регулятора (реле) давления. Гидроаккумулятор представляет собой металлический бак, в который опущена заполненная водой резиновая груша. Воздух, закачанный между грушей и стенками бака, сжимает грушу при расходе воды, некоторое время поддерживая давление в водопроводе. А регулятор давления нужен для выключения насоса при падении давления ниже установленного значения и включения при его достижении. Это минимальный набор, комплектация некоторых насосных станций может быть шире - в нее могут входить манометр для контроля давления воды, датчик сухого хода для защиты насоса, переключатель режимов и т.д.

К насосу подсоединяют всасывающий шланг, который опускают в колодец или скважину. Агрегат подключают к электросети и системе водопровода. При включении насоса из точки водозабора вода подается в гидроаккумулятор. Внутри него находится эластичная мембрана в виде груши, которая заполняется водой и растягивается, сжимая воздух в полости резервуара. Как только допустимый объем достигнут, насос отключается. Если открыть кран, вода в него подается из гидроаккумулятора - насос при этом не задействуется. Подача воды в водопровод происходит за счет давления воздуха внутри резервуара, мембрана при этом сжимается. Как только будет израсходовано столько жидкости, что давление воздуха в гидроаккумуляторе упадет до критической отметки, включится насос и вновь заполнит мембрану водой. В этом заключается рабочий цикл агрегата автономного водоснабжения.

Оборудование служит для автономного водоснабжения частных домов, дач, коттеджей и других объектов, вблизи которых есть источник воды - колодец или скважина.

Насосная станция функционирует автоматически и не требует постоянного контроля со стороны пользователя: нормализует нагрузки в системе водоснабжения, стабилизирует давление и исключает риск гидроударов.

В данной работе проведены аналитическое исследование принципов работы компонентов системы, произведен подбор комплектующих, так же разработан прототипа устройства, электронной и программной частей, осуществлен экономический анализ, а также рассмотрены вопросы безопасности, экологичности реализации проекта постановки устройства в производство.

Целью данного дипломного проекта является разработка дешевой и надежной системы сбора информации насосной станции на базе микроконтроллера.

Объект исследования: 2-канальная система сбора информации насосной станции на базе микроконтроллера АТmega8U2.

Задачи:

- аналитическая часть;

- конструкторская часть:

- техническая часть;

- экономическая часть;

- безопасность и экологичность проектных решений.



1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор датчика давления

Датчик давления - устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды. В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический цифровой код или сигналы.

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент - приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных над конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременными. В первом случае их спектр лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал, необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях.

Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала, а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи. 

1.2 Виды насосной станции

Насосные станции подразделяются на:

- промышленные;

- бытовые.

Важнейшая особенность промышленных насосных станций заключается в возможности перекачивания жидкости в большом объеме, в связи с чем происходит серьезная нагрузка на систему. Такая нагрузка обеспечивает бесперебойную работу насосных станций, которая также достигается благодаря дублирующему оборудованию, а также применению циркуляционных и вакуумных насосов. Свое применение вакуумные насосы нашли в различных промышленных отраслях, которые нуждаются в перекачивании жидкости в больших объемах.

В системах отопления чаще всего применяют циркуляционные насосы. Важнейшим критерием при выборе такого насоса считается его мощность.

Благодаря возможности выполнять быструю замену некоторых элементов насоса, а также высокой износостойкости, вакуумные и циркуляционные насосы являются широко распространенными во многих видах промышленности. На рисунке 1.1 изображена промышленная насосная станция. электрический микроконтроллер печатный плата

Рисунок 1.1 - Промышленные насосные станции

Чаще всего бытовые насосные станции применяют в коттеджах и загородных домах. Там обеспечение водоснабжением происходит благодаря подаче воды из колодца или скважины. На рисунке 1.2 изображена бытовая насосная станция.

Рисунок 1.2 - Бытовые насосные станции

Бытовые насосные станции условно разделяют на:

- самовсасывающие;

- автоматические.

В автоматических насосных станциях отсутствует мембранный бак. Напор воды контролируется при помощи электроники. Отдельно выполняется монтаж необходимых датчиков. Это позволяет сделать работу насоса более безопасной. Насос имеет достаточно компактные размеры.

Коротко работу автоматической насосной станции описывают так: насос поставляет предварительно закачанную им воду в гидроаккумулятор и отключается. Выкачанную воду используют до тех пор, пока давление в аккумуляторе не опустится до некого фиксированного уровня. В этот момент реле давления подается сигнал насосу, происходит его включение, и процесс снова повторяется.

Самовсасывающие, имеют в своём корпусе специальное отверстие для заливки. Чтобы удержать жидкость в камере, на всасывающих и напорных патрубках устанавливаются обратные клапаны или отсечные заслонки. Существуют и модификации со встроенными задвижками - такие насосы способны перезаливаться самостоятельно.

Их корпуса спроектированы так, что объём воды, необходимый для заливки, сохраняется внутри насоса даже в том случае, если он отсоединяется от питающего трубопровода. Такие насосы нужно обязательно предохранять от замерзания. Чтобы внутрь корпуса не попадали твёрдые частицы, агрегаты оборудуются сетчатым фильтром.

Перезаливка насоса должна происходить быстро, чтобы вода, заполняющая рабочую камеру, не успевала испаряться. У погружных моделей таких проблем нет, а для поверхностного оборудования это очень актуально. Чем длиннее линия всасывания, тем большее сопротивление трению возникает в трубопроводе. Именно поэтому насосы самовсасывающие для воды, имеют такую маленькую высоту подъёма - всего 8-9 метров.

Что касается воздуха, то у самовсасывающих насосов он удаляется в процессе перекачки самопроизвольно - через вантуз, расположенный в верхней части рабочей камеры. Но всё-таки, насос - это не компрессор, и чрезмерное количество воздуха в камере создаёт проблемы в его работе. Например, увеличивается длительность заливки. Поэтому важно, чтобы все соединения и трубопроводы в системе были герметичными.

Выводы по разделу

В данном разделе дано краткое описание основного датчика разрабатываемого устройства. Описан принцип работы, и определены задачи для последующего изучения.



2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка схемы электрической структурной

Структурная схема содержит датчики давления, операционные усилители, аналого-цифровые преобразователи, микроконтроллер, интерфейс RS485, жидкокристаллический индикатор и кнопку управления (см. рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Схема электрическая структурная

С датчиков давления сигнал поступает на операционные усилители для усиления по току.

С операционного усилителя сигнал поступает на аналого-цифровые преобразователи для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Преобразованный сигнал поступает на выводы микроконтроллера ATmega 8U2.

Далее сигнал с микроконтроллера выводится на порт RS485 для взаимодействия с центральным компьютером, и на жидкокристаллический индикатор для вывода оперативной информации.

Через кнопку управления производится оперативное управление микроконтроллером.

Микропроцессорный контроллер для управления работой насоса с плавным пуском соединяет в себе функциональные возможности сразу нескольких устройств автоматики для насоса: реле сухого хода для насоса и защиты от работы на перекрытый трубопровод, манометра и других. По умолчанию установлен пуск через "0" - пуск насоса и реле только при прохождении синусоиды фазы через 0. Схема тиристорная. Сначала открывается тиристор, а потом подключается электромагнитное реле. Таким образом, на коротком промежутке времени пройдет плавный пуск.
Основные функции: защита от перепадов давления и скачков тока, защита от «сухого хода» и работы на перекрытый трубопровод.

Для установки функции автоматического контроля рабочего давления в системе необходимо задать минимальное и максимально допустимое значение. При превышении максимального контролер будет автоматически выключать насос, при падении ниже минимального - насос будет запускаться для подкачки. Поддерживает давление в системе в заданном диапазоне с точностью 0,01 МПа.
Режимы работы контроллера для управления работой насоса: автоматический (на основе заданных значений параметров), ручной режим, режим отключения нагрузки.

Схема электрическая структурная представлена в приложении А.

2.2 Описание элементной базы

2.2.1 Пьезоэлектрический датчик давления

Пьезоэлектрический датчик давления воды PT124B-210.

Данная модель датчика давления принимает традиционный пьезоресивную технологию и разработан с широко диапазонным давлением, соединение выходных сигналов по желанию.

PT124B-210 пьезоэлектрический датчик давления подходит и для гражданских и промышленных использования. В таблице 2.1 приведены основные технические характеристики используемого датчика. На рисунке 2.3 изображен датчик PT124B-210.



Таблица 2.1 - Основные технические характеристики датчика PT124B-210

Модель	PT124B-210
Диапазон давления	0~50bar~6000bar
Защита от перегрузки	150% FS
Давление разрыва	300% FS
Выход	4-20mA, 0-10V, 0-5V
Блок питания	12 ~ 36VDC
Время отклика	<5 мс
Сочетают в себе ошибка	0.5% FSO; 0.25% FS (в том числе линейность, точность повторяемости и гистерезиса)
Точность повторяемости	? +/- 0.2% FSO
Долгосрочная стабильность	? +/-0.2% FS/год
Подключения к давлению	M20 Ч 1,5, G1/2,G1/4,1/2NPT(Заказчика по индивидуальному заказу)
Рабочая температура	-20 °C~80 °C
Компенсация температуры	0 °C~60 °C
Электрический разъем	Бендикс соединитель, хиршман DIN4365 и железе свинца

Рисунок 2.3 - Пьезоэлектрический датчик давления

Основные области применения пьезоэлектрических датчиков давления PT124B-210:

- нефтехимическая промышленность;

- здоровье и медицина;

- еда и напитки обработки;

- гидравлическое давление;

- автоматический контроль дом;

- постоянное давление воды;

- жидкость для измерения давления и температуры в автоматизации.

Особенности датчика давления PT124B-210:

- разнообразные стандартные выходные сигналы;

- разнообразные электрические соединители;

- в наличие на складе промышленных датчиков давления, сократит срок поставки;

- высокая точность, свободное регулирование;

- компактные размеры.

2.2.2 Выбор микроконтроллера

Внешний вид микроконтроллера ATmega8U2 представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Внешний вид микроконтроллера

Технические характеристики микроконтроллера Atmega 8U2:

- количество каналов input capture: 1;

- характеристики интегральных схем: watchdog;

- интерфейс: UART, USB device, SPI x2, debugWIRE;

- кол-во компараторов: 1;

- количество каналов output compare: 5;

- количество внешних прерываний: 20;

- рабочая температура: -40...85°C;

- напряжение питания: 2,7...5,5В DC;

- монтаж: SMD;

- кол-во таймеров 16 бит: 1;

- семейство: ATMEGA;

- скор. передачи USB: Full Speed;

- кол-во таймеров 8 бит: 1;

- кол-во каналов ШИМ: 4;

- тактовая частота: 16МГц;

- корпус: TQFP32;

- объем Flash-памяти: 8кБ;

- объем памяти SRAM: 512Б;

- объем памяти EEPROM: 512Б;

- тип микросхемы микроконтроллер: AVR;

- производитель: MICROCHIP (ATMEL).

Схема микроконтроллера Atmega 8U2 представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Схема микроконтроллера

Наименование выводов ATmega8U2:

- VCC - Цифровое напряжение питания;

- GND - Земля;

- AVCC - это вывод напряжения питания (вход) для всех аналоговых функций (аналоговый компаратор, PLL). Он должен быть внешне подключен к VCC через фильтр нижних частот;

- порт B (PB7..PB0) - это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами (выбирается для каждого бита);

- порт C (PC7..PC0) - это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами (выбирается для каждого бита);

- порт D (PD7..PD0) служит аналоговыми входами аналогового компаратора. Порт D также служит 8-битным двунаправленным портом ввода-вывода, если аналоговый компаратор не используется (касается контактов PD2/PD1);

- D - это USB порт с полной скоростью передачи отрицательных данных вверх по потоку;

- D+ - порт с полной скоростью передачи положительных данных вверх по потоку;

- UGND - заземление USB;

- UVCC - USB колодки внутренний регулятор входного напряжения питания;

- UCAP - USB колодки внутренний регулятор выходного напряжения питания. должен быть подключен к внешнему конденсатору (1 мкФ);

- RESET/PC1/dW - сброс входного сигнала;

- XTAL1 - вход в усилитель инвертирующего генератора и вход во внутреннюю тактовую схему;

- XTAL2/PC0 - выход от усилителя инвертирующего генератора, если он включен предохранителем. Также служит в качестве общего ввода-вывода.

2.2.3 Выбор операционного усилителя

Операционный усилитель LM358 (см. рисунок 2.6)

Микросхема LM358 в одном корпусе содержит два независимых маломощных операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и частотной компенсацией. Отличается низким потреблением тока. Особенность данного усилителя - возможность работать в схемах с однополярным питанием от 3 до 32 вольт. Выход имеет защиту от короткого замыкания. Область применения - в качестве усилительного преобразователя, в схемах преобразования постоянного напряжения, и во всех стандартных схемах, где используются операционные усилители, как с однополярным питающим напряжением, так и двух полярным.

В таблице 2.2 представлены технические характеристики LM358.

Таблица 2.2 - Технические характеристики LM358

Технические характеристики LM358
Однополярное питание	от 3 В до 32 В.
Двухполярное питание	± 1,5 до ± 16 В.
Ток потребления	0,7 мА.
Синфазное входное напряжение	3 мВ.
Дифференциальное входное напряжения	32 В
Синфазный входной ток	20 нА.
Дифференциальный входной ток	2 нА.
Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению	100 дБ.
Размах выходного напряжения	от 0 В до VCC -- 1,5 В.
Коэффициент гармонических искажений	0,02%.
Максимальная скорость нарастания выходного сигнала	0,6 В/мкс.
Частота единичного усиления (с температурной компенсацией)	1,0 МГц
Максимальная рассеиваемая мощность	830 мВт.
Диапазон рабочих температур	0…70 гр.С.



Рисунок 2.6 - Операционный усилитель LM358

На рисунке 2.7 изображена схема включения операционного усилителя.

Рисунок 2.7 - Схема включения операционного усилителя

2.2.4 Аналого-цифровой преобразователь

Внешний вид АЦП серии AD9057 представлен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Внешний вид АЦП



Обозначение выводов АЦП серии AD9057 представлено на рисунке 2.9,

где PWRDN - выбор Функции Отключения Питания?

Vdd - напряжение питания от 3 В до 5 В (в нашем случае +3.3В)?

Vref - опорное напряжение (в нашем случае + 2,5 В)?

Gnd - земля?

AIN - аналоговый вход для АЦП.

Рисунок 2.9 - Обозначение выводов АЦП серии AD9057

Технические характеристики АЦП:

- архитектура - конвейерный АЦП (sar);

- разрешение (Бит) - 8;

- количество A/D конвертеров - 1;

- количество входных каналов - 1;

- тип входа - с общей землей;

- интерфейс данных - USART;

- напряжение питания: аналоговое / цифровое - 3…5В/2.7…5.75В;

- рабочая температура °С - -40…+85.

Временные диаграммы АЦП (см. рисунок 2.9.1).

Рисунок 2.9.1 - Временные диаграммы

2.2.5 Выбор выходного интерфейса

В интерфейсе RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводников, сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом.

Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности - ноль.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса. Стандарт RS-485 не оговаривает:

- параметры качества сигнала;

- типы соединителей и кабелей;

- гальваническую развязку линии связи;

- протокол обмена.

Характеристики интерфейса:

- физическая среда витая пара;

- сетевая топология точка-точка;

- максимальное количество устройств 32-256 устройств;

- максимальное расстояние одна тысяча двести метров;

- режим передачи дифференциальный сигнал;

- максимальная скорость передачи 0,1-10Мбит/с;

- напряжение -7 В до +12 В.

2.2.6 Жидкокристаллический индикатор

Жидкокристаллический индикатор служит для отображения информации на LCD дисплее, основанном на жидких кристаллах (см. рисунок 2.9.2):

Рисунок 2.9.2 - Жидкокристаллический индикатор

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) являются пассивными индикаторами, преобразующими падающий на них свет. Они обладают рядом достоинств, к числу которых относятся:

- малая потребляемая мощность (для ЖКИ на основе твист-эффекта удельная мощность потребления - несколько единиц мкВт/см2);

- низкие рабочие напряжения (1,5...5 В) и хорошая совместимость КМОП-микросхемам;

- удобное конструктивное исполнение плоская форма экрана и ограниченная толщина индикатора (до 0,6 мм);

- возможность эффективной индикации в условиях сильной внешней засветки; большая долговечность (около 10--12 лет непрерывной работы).

Основные недостатки - сравнительно низкое быстродействие, ограниченный угол обзора и необходимость внешнего освещения.

2.3 Построение схемы электрической принципиальной

С пьезоэлектрического датчика получаем данные.

С помощью микроконтроллера производим запись данных в соответствующие переменные, производятся необходимые вычисления. Отображаем значения на жидкокристаллическом индикаторе, передаем данные в порт RS485 (см. рисунок 2.9.3).

Рисунок 2.9.3 - Схема электрическая принципиальная

В системе насосной станции применяются пьезоэлектрические датчики давления, операционные усилители, аналого-цифровые преобразователи, микроконтроллер, жидкокристаллический индикатор.

Датчики давления установлены для включения и выключения цепи насосной станции. С датчика аналоговый сигнал поступает на выводы 2 и 3 операционных усилителей.

С операционных усилителей усиленные сигналы поступают на выводы 7 аналого-цифрового преобразователя для преобразования аналоговых сигналов в цифровые.

Цифровые сигналы поступают на входные порты 2, 3 микроконтроллера.

С выходных портов микроконтроллера 14, 15, 16, 17 сигналы поступают на порт RS485 и на выводы 11, 12, 13, 14 жидкокристаллического индикатора.

К выводам 18, 19 микроконтроллера подключен кварцевый резонатор для выработки импульсов.

К выводу 5 микроконтроллера подключена кнопка управления.

Схема электрическая принципиальная представлена в приложении Б.

2.4 Расчетная надежности и потребляемой мощности

Среди многочисленных характеристик, отражающих производительность, эксплуатационные свойства и особенности конструкции схем, выделяют несколько основных, по которым можно произвести оценку в отношении соответствия требованиям, предъявляемым при разработке схемы. К таким характеристикам относят потребляемую мощность, быстродействие, показатели надежности.

2.4.1 Расчет потребляемой мощности

Для расчета потребляемой мощности составных элементов необходимо использовать формулу 2.1

Pпот = Iпот • Uпит

где Рпот - потребляемая мощность, Вт;

Iпот - потребляемый ток, А;

Uпит - напряжение питание, В.

Потребляемая мощность всей схемы приведена в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Потребляемая мощность схемы

№ п/п	Наименование Элементов	Количество, шт.	Мощность, Вт. (расч.)	Мощность, Вт (исп.)
1	Датчик PT124B-210	2	0,095	0,19
3	Микроконтроллер ATmega8U2	1	0,12	0,12
4	АЦП серии AD9057	2	0,16	0,32
5	ЖКИ индикатор	1	0,22	0,22
6	Опереционный усилитель LM 358	2	0,04	0,08

Потребляемая мощность всей схемы равна 0,93 Вт. в режиме постоянной индикации результатов измерений.

2.4.2 Расчет надежности устройства

Вероятность безоткатной работы схемы за время t, будет вычисляться по формуле 2.2.

??(??) = exp(??????)

где P(t) - вероятность безоткатной работы системы;

??? - интенсивность отказов всех элементов схемы, 1/ч;

t - время.

Значение интенсивности отказа выберем из справочника для выбранной серии элементов и сведем расчеты в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Значение интенсивности отказов

Наименование элемента	Значение интенсивности отказов, 1/ч	Количество ????, шт	Результитирующая интенсивность отказов
Датчик PT124B-210	3,5 • 10-6	2	7 • 10-6
Микроконтроллер ATmega 8U2	0,2 • 10-6	1	0,2 • 10-6
ЖК индикатор	0,2 • 10-6	1	0,2 • 10-6
Опереционный усилитель LM 358	1 • 10-6	2	2 • 10-6
АЦП серии AD9057	8 • 10-6	2	16 • 10-6
Итог:	25,4 • 10-6

Зададим время t = 1000 часов, тогда вероятность безотказной работы всей схемы за время t будет следующей:

P(1000) = exp(?25,4•10?6 •1000) = 99,9%

Полученная надежность удовлетворяет требованиям к надежности электронных устройств.

Выводы по разделу

В данном разделе была разработана структурная схема, подобраны компоненты, построена схема электрическая принципиальная, описан принцип работы проектируемого устройства и взаимодействия его составных элементов, выполнен расчет потребляемой мощности проектируемого устройства. Вычислена безотказность работы устройства.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка алгоритма работы управляющей программы

На рисунке 3.1 представлена структура управляющей программы в виде алгоритма.

Рисунок 3.1 - Алгоритм управляющей программы

3.2 Программные средства разработки для микроконтроллера

Для написания и отладки микропрограммного обеспечения (МПО) требуется ряд инструментов, в т.ч.:

- редактор кода программы;

- компилятор;

- отладчик кода программы (с помощью симулятора и/или аппаратного отладчика);

- интерфейсы аппаратных отладочных средств (эмуляторы, программаторы, отладчики).

Для ускорения процесса создания МПО также могут использоваться мастера автоматической генерации кода программы, библиотеки функций и другое вспомогательное ПО.

Перечисленные инструменты, как правило, доступны в виде единого программного пакета, который носит название интегрированной среды для проектирования (IDE).

AVR Studio, разработчик Atmel. Полностью бесплатная профессиональная IDE от производителя МК AVR. Использует язык программирования Ассемблер, Си/Си++. Не имеет ограничений в бесплатной версии. Интерфейс программного обеспечения представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Интерфейс AVR Studio

Более простым для начала работы с микроконтроллерами, является програма Arduino IDE. Это кросс-платформенное приложение (для Windows, MacOS, Linux ) , со схожим с языками C и C ++ синтаксисом. Она используется для написания и загрузки программ на Arduino-совместимые платы, а также, с помощью ядер сторонних производителей, на платы других производителей. Исходный код для среды IDE выпущен под общедоступной лицензией GNU версии 2. Arduino IDE поддерживает языки C и C ++ с использованием специальных правил структурирования кода. Arduino IDE предоставляет библиотеку программного обеспечения из проекта Wiring, которая предоставляет множество общих процедур ввода и вывода. Для написанного пользователем кода требуются только две базовые функции для запуска эскиза и основного цикла программы, которые скомпилированы и связаны с заглушкой программы main () в исполняемую циклическую исполнительную программу с цепочкой инструментов GNU, также включённой в дистрибутив IDE. Arduino IDE использует программу avrdude для преобразования исполняемого кода в текстовый файл в шестнадцатеричной кодировке, который загружается в плату Arduino программой-загрузчиком во встроенном программном обеспечении платы. По умолчанию, avrdude используется как инструмент для загрузки кода пользователя на официальные платы Arduino.

С ростом популярности Arduino в качестве программной платформы другие поставщики начали внедрять пользовательские компиляторы и инструменты с открытым исходным кодом (ядра), которые могут создавать и загружать эскизы в другие микроконтроллеры, которые не поддерживаются официальной линейкой микроконтроллеров Arduino.

В октябре 2019 года организация Arduino начала предоставлять ранний доступ к новой Arduino Pro IDE с отладкой и другими расширенными функциями. Интерфейс программного обеспечения представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. - Интерфейс ArduinoIDE



3.3 Разработка печатной платы

Процесс разработки чертежа к печатной плате складывается из следующих операций:

- компоновка печатной платы, в процессе которой находится оптимальное размещение навесных элементов на печатной плате; в результате компоновки находят положение контактных площадок для подключения всех элементов;

- разводка печатных проводников; цель этой операции - провести проводники, соединяющие контактные площадки так, чтобы они имели минимальную длину и минимальное число переходов в другие слои с целью устранения пересечений;

- оформление чертежа с соблюдением требований стандартов.

Чертеж должен содержать основные проекции платы с печатными проводниками и отверстиями. Его выполняют в масштабе 2:1 или 4:1.

На чертеж печатной платы необходимо наносить координатную сетку в соответствии с выбранным масштабом. Координаты сетки нумеруют через 1-5 шагов.

Проводники, ширина которых на чертеже менее 2 мм, рекомендуется изображать сплошными линиями; более широкие проводники, в том числе контактные площадки, необходимо штриховать под углом 45 градусов. Круглые контактные площадки отверстий следует изображать второй концентрической окружностью диаметром, соответствующим минимальному размеру контактной площадки.

Монтажные и переходные отверстия с зенковкой следует изображать одной окружностью.

На плате должна быть произведена необходимая маркировка указывающая номер платы, координаты рядов ИМС, номера печатных слоев и т.д.

Плотность тока в печатном проводнике должна быть не более 20 А/мм, для одно- и двухсторонних печатных плат и наружных слоев МПП не более 15 А/мм для внутренних слоев МПП.

Печатные платы должны иметь прямоугольную форму. Металлизированные отверстия должны иметь контактные площадки. Рекомендуемая форма контактных площадок - круглая или прямоугольная с плавными переходами к проводнику. Проводники шире 5 мм должны иметь вырез; эти вырезы показывают на чертеже печатной платы.

Исходным при конструировании печатной платы является монтажная схема для данной принципиальной схемы. Расстояние между корпусами соединенных компонентов на плате должно быть не менее 1 мм, а расстояние между ними по торцу не менее 1,5 мм. Все монтажные отверстия располагаются в узлах координатной сетки. В нашем случае он равен 1,65 мм. Формы и размеры отверстий зависят от геометрических выводов компонентов.

Диаметр отверстия вывода детали, должен быть больше не менее, чем на 0,15-0,25 мм. Такое соотношение обеспечивает лучшее условие пайки.

Толщина платы 1,5+0,5 мм. Чертеж платы выполнен в масштабе 1:2.

Минимальная ширина проводников 0,3 мм. Расстояние между ними 0,3 мм. В соответствии с расчетами произведем компоновку проектируемого устройства.

Минимизируем количество отверстий на плате путем применения компонентов с поверхностным монтажом. Трассировка выполнена с применением средств автоматической трассировки в программном обеспечении DipTrace.

Данное программное обеспечение обладает следующим функционалом:

- составление схем электрических принципиальных;

- проектирование печатных плат;

- 3D предпросмотр и экспорт;

- редактор компонентов.

Бесплатная версия обладает следующими ограничениями:

- не для коммерческого использования;

- ограничение на 300 выводов и 2 сигнальных слоя максимум.

3.4 Описание технологии изготовления печатной платы

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на односторонние (ОПП), двухсторонние (ДПП) и многослойные (МПП). На печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги аддитивным или субтрактивным методом.

Печатная плата обычно содержит монтажные отверстия и контактные площадки, которые могут быть дополнительно покрыты защитным покрытием: сплавом олова и свинца, оловом, золотом, серебром, органическим защитным покрытием.

Материал для печатной платы выбран стеклотекстолит фольгированный двухсторонний, толщиной 1,5 мм. Печатная плата будет двухсторонней, и для ее изготовления выберем комбинированный позитивный метод.

Комбинированный метод основан на комбинации технологических процессов, когда печатные платы изготавливаются из фольгированных диэлектриков вытравливанием рисунка химическим методом с металлизацией отверстий электрохимическим методом.

Последовательность технологического процесса изготовления ДПП выбранным методом:

- входной контроль электрорадиоизделий (ЭРИ) осуществляют для выявления деформаций используемого материала;

- раскрой материала основания ПП определенного размера. Заготовка ПП должна иметь технологическое поле, на котором располагаются фиксирующие, технологические отверстия;

- получение заготовок и базовых отверстий. Единичные заготовки получают в два этапа: разрезки листа диэлектрика на полосы и сверление или пробивка базовых и технологических отверстий;

- подготовка поверхности заготовки ПП осуществляется с целью: удаления заусенцев, смолы и механических частиц из отверстий после сверления; удаление оксидов, масляных пятен, захватов пальцами, пыли, грязи, мелких царапин и пр. При ручной подготовке поверхности используется наждачная бумага;

- получение защитного рельефа - процесс переноса изображения рисунка печатных проводников на материал основания ПП. Он может осуществляться следующими способами: фотохимическим, сеткографическим, офсетной печатью, лучом лазера, паяльной маской;

- сушка осуществляется в сушильном шкафу;

- травление меди с пробельных мест - процесс химического разрушения металла (в основном меди) в результате действия жидких или газообразных травителей на участки поверхности заготовки незащищённые защитной маской (травильным резистом). Наиболее широко применяют травильные растворы на основе хлорного железа, кислые и щелочные растворы меди, растворы на основе персульфата аммония и др;

- удаление защитного рельефа осуществляется при помощи наждачной бумаги;

- получение монтажных отверстий. Применяют следующие способы получения монтажных отверстий: механический, пробивка, лазерное сверление, фотолитографии, воздействие плазмы. Наиболее широко применяют сверление и пробивку. Операция сверления обеспечивает качество токопроводящего слоя в отверстиях (d=0,1…0,4мм) путём их металлизации; точность совмещения токопроводящих рисунков схемы; брак на этой операции является необратимым;

- нанесение паяльной маски. Она предназначена для защиты всей поверхности ПП кроме контактных площадок от воздействия расплавленного припоя и флюса при групповых процессах пайки ЭРИ и проводники от перегрева. Паяльные маски по способу формирования рисунка бывают двух основных типов: наносимые через трафарет и фотопроявляемые. Фотопроявляемая паяльная маска бывает жидкой и сухой. Наносимая в жидком состоянии она лучше, чем сухая плёночная, защищает проводники, особенно при высокой плотности рисунка;

- лужение - покрытие спаиваемых поверхностей расплавленным припоем тонким слоем. Применяется оловянно-свинцовый припой ПОС-61 с содержанием олова 61%;

- отмывка от флюса. Флюс - это вещество или сплав, предназначенный для растворения и удаления оксидов с поверхности спаиваемых деталей. Отмывают специальными растворителями;

- маркировка ПП необходима для их идентификации в процессе изготовления, сборки электронной аппаратуры, для компьютерного считывания при учёте расхода материала и пр;

- контроль электрических параметров. При электрическом контроле проверяется: целостность проводников; наличие короткого замыкания между проводниками; качество изоляции;

- вырубка по контуру и получение крепежных отверстий. Операция обработки ПП по контуру является заключительной и необходимой для удаления технологического поля и получения заданных размеров ПП. Для обработки по контуру применяют один из следующих способов: штамповку; обработку на дисковой или алмазной пиле; фрезерование; скрайбирование механическое и лазерное.

3.5 Расчет печатной платы

Печатные платы по плотности проводящего рисунка делятся на 5 классов. Первый класс характеризуется наименьшей плотностью проводящего рисунка; второй и третий класс характеризуются повышенной и высокой плотностью проводящего рисунка соответственно. Выбранный комбинированный. Требования к геометрическим параметрам печатной платы выбранного класса точности представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Минимальные значения геометрических параметров печатных плат класса плотности

Наименование параметра	Условное обозначение параметра	Размеры проводящего рисунка, мм
Ширина проводника	t	0,3
Расстояние между проводниками, контактными площадками, проводником и контактной площадкой	S	0,3
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадкой	bm	0,05
Отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы	j	0,400

Исходя из того, что минимальный диаметр вывода элемента, устанавливаемого на печатную плату, составляет 0,5 мм, следует, что с учетом допуска 0,4 мм минимальный диаметр отверстия на плате составит 0,9 мм.

Следовательно, максимальная толщина платы будет равна и составит 2,25 мм. Исходя из стандартного ряда и учитывая вышеприведенное соотношение, выберем толщину платы равной 2 мм. Минимальный диаметр контактной площадки выбирают исходя из условия сохранения целостности контактной площадки при сверлении плат. B нашем случае, исходя из формулы 3.1, минимальный эффективный диаметр контактной площадки D1min равен:

DImin = 2 • ((bm + amax) ч2 + ??отв + ??кп) = 1,15,

где dmax - максимальный диаметр просверленного отверстия;

дотв - погрешность расположения отверстия (мм), определяется как ??отв = ??о + ??в и учитывает неточности сверления станка и погрешности базирования платы на станке;

дкп - смещение центра контактной площадки (мм), зависит от точности расположения рисунка на шаблоне, погрешности экспонирования, погрешности расположения базовых отверстий и находится как ??кп = ??ш + ??э + 0,5 ? (??п + ??з) = 0,095 мм;

дm - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки.

В свою очередь

??max = ??св + ???,

где ??св = ??Мотв + (0,1 ч 0,15),

dМотв - диаметр металлизированного отверстия, который выбирают из ряда рекомендуемых.

Дd определяется точностью изготовления сверла и его биением.

Минимальный диаметр контактных площадок для двусторонних печатных плат, изготавливаемых комбинированным позитивным методом, рассчитывается по формуле 3.2:

Dmin = DImin + 1,5 • (hпм + hф) + hp = 1,25

где hпм - толщина наращенной гальванической меди,

hпм = 0,006 мм; hф - толщина предварительно осажденной меди,

hф = 0,05 мм;

hр - толщина металлического резиста,

hр = 0,02 мм.

Минимальная ширина проводника рассчитывается по формуле 3.3:



??min = ??1min + 1,5?(?пм + ?ф) + ?р = 0,33,

Минимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне вычисляются по формулам 3.4,3.5,3.6,3.7:

??min = ??1min ? ?р

??min = ??1min ? ?р

??ш max = ??ш min + ???ш

??ш max = ??ш max + ????ш = 0,35

Максимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне при экспонировании находятся по формулам 3.8, 3.9:

??max = ??ш min + ?Э + ?р

??ш max = ??ш max + ??Э + ?р

Полученные значения диаметров отверстий приведены в таблице 3.2.

Предельные значения технологических параметров приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.2 - Значения диаметров отверстий

dМотв, мм	D1min, мм	Dmin, мм	Dш min, мм	Dш max, мм	Dmax, мм
0,7	1,15	1,25	1,2	1,3	1.34

Таблица 3.3 - Таблица выбранных предельных значений технологических параметров

Наименование коэффициента	Обозначение	Величина
Толщина предварительно осажденной меди, мм	hпм	0,006
Толщина металлического резиста, мм	hр	0,02
Погрешность расположения отверстия относительно координатной сетки, обусловленная точностью сверлильного станка, мм	дo	0,06
Погрешность базирования плат на сверлильном станке, мм	дб	0,02
Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне:
Контактной площадки, мм	дш	0,05
Проводника, мм	дшt	0,03
Погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на слое, мм	дэ	0,02
Погрешность расположения контактной площадки на слое из-за нестабильности его линейных размеров, % от толщины	дм	0-0,1
Погрешность расположения базовых отверстий на заготовке, мм	дз	0,02
Погрешность положения базовых отверстий фотошаблона, мм	дп	0,03
Погрешность диаметра отверстия после сверления, мм	Дd	0,02
Погрешность изготовления окна фотошаблона, мм	ДDш	0,05
Погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка, мм	ДЭ	0,02

Выводы по разделу

В данном разделе разработан алгоритм работы микроконтроллера. Изучены различные средства программирования и определены их характеристики и преимущества. Составлена управляющая программа, произведен расчет параметров печатной платы, спроектирована плата.



4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА

4.1 Актуальность разработки устройства

Актуальность данной работы обусловлена тем, что автоматизация системы управления насосной станции приведет к повышению стабильности и эффективности работы объекта и, как следствие, к снижению потенциального риска аварий.

Стоимость аналогичных решений начинается от 2500руб., однако подобные решения обладают рядом недостатков:

- основаны на оптическом методе определения, требуют ответной части;

- отсутствует цифровой интерфейс для связи с автоматизированными системами;

- высокая стоимость.

4.2 Расчет трудоемкости и цены разработки

Разработку устройства условно можно разделить на этапы, представленные в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Перечень основных этапов ОКР устройства

Этап	Содержание работ, входящих в этап	Вид, отчетности по законченной работе	Кол-во исполн ителей, чел.	Должность	Продолж ительност ь работы, дни
Подготов ительный	1.Ознакомление с заданием на проектирование		1	Инженер I категории	1
	2.Подбор и изучение научно-технической литературы	Пояснительна я записка	1	Инженер конструктор I категории	2
	3.Анализ состояния вопроса по этой теме	Лит. обзор	1	Инженер конструктор I категории	1
	4.Разработка и согласование технического задания	Техническое задание	1	Инженер I категории	2
Эскизный	1.Анализ и разработка структурной схемы	Структурная схема	1	Инженер I категории	1
	2.Проработка конструкции изделия в целом	Эскиз	1	Инженер- конструктор II категории	2
	3.Разработка алгоритма управляющей программы	Блок-схема алгоритма	1	Инженер программист III категории	1
	4.Составление пояснительной записки к эскизному проекту	Пояснительна я записка	1	Инженер I категории	3
Техничес кий проект	1.Разработка принципиальной схемы	Принципиаль ная схема	1	Инженер конструктор II категории	2
	2.Разработка конструкции печатной платы	Чертеж платы	1	Инженер конструктор II категории	2
	3.Составление спецификации	Спецификаци я	1	Инженер конструктор II категории	2
	4.Разработка кода управляющей программы	Код программы	1	Инженер программист III категории	4
Изготовле ние опытного образца	1.Обеспечение опытного производства необходимыми материалами и комплектующими изделиями	Составление сметы	1	Инженер I категории	7
	2.Изготовление опытного образца	Опытный образец	11	Инженер- конструктор II категории	3
	3.Проверка функционирования опытного образца	Акт проверки	2	Инженер- конструктор II категории, Инженер- программист	1
	4. Передача опытного образца заказчику	Акт передачи	2	Инженер конструктор II категории	1
Итого:	35

Затраты труда на проектирование и разработку опытного образца составляют 35 чел.-дн.

На основании данных, представленных в таблице 4.1, рассчитываем смету затрат на ОКР по следующим статьям затрат.

В таблице 4.2 представлен расчёт заработной платы работников, участвующих в разработке изделия.

Таблица 4.2 - Расчет заработной платы работников

Должность	Оклад, руб./мес.	Оплата, руб./день	Продолжительн ость работ, дни	Итого
Инженер I категории	21670	985	17	16745
Инженер конструктор II кат.	19250	875	13	11375
Инженер программист III кат.	19030	865	6	5190
Итого:	33310
Дополнительная заработная плата (20% от основной зарплаты):	3331
Основная и дополнительная заработная плата:	36641
Страховые взносы во внебюджетные фонды (30% от основной и дополнительной зарплаты):	10992,3

Опираясь на данные, полученные при расчёте, в таблице 4.2, можно произвести условный расчёт сметы на опытно-конструкторскую разработку (ОКР) изделия:

- затраты на материалы составляют ориентировочно 2000 рублей. (офисная бумага, пишущие принадлежности, расходы на распечатку документации);

- основная и дополнительная заработная плата - 36641 рублей. (таблица

4.2);

- страховые взносы во внебюджетные фонды - 10992,3 рублей. (таблица 4.2);

- накладные расходы - 18% от заработной платы - 6595,38 рублей;

- арендная плата рассчитана исходя из стоимости квадратного метра офисных помещений в 600 рублей и площади в 20 кв.м., составит:

Аренда = 600 ? 20 = 12000 рублей.

Полученные данные представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Смета затрат на ОКР устройства

№ п/п	Затраты по элементам	Сумма, руб
1	Материалы	2 000
2	Основная и дополнительная заработная плата разработчиков	36641
4	Страховые взносы во внебюджетные фонды	10992,3
5	Накладные расходы	6595,38
6	Арендная плата	12 000
Итого:	68228,68

4.3 Расчёт затрат на создание устройства

Расчёт себестоимости опытного образца можно разделить на следующие этапы:

- основные и вспомогательные материалы;

- комплектующие изделия;

- основная заработная плата производственных рабочих;

- страховые взносы во внебюджетные фонды;

- расходы на аренду помещения, оборудованного для изготовления печатных плат;

- прочие расходы (накладные, коммерческие).

4.3.1 Затраты на основные и вспомогательные материалы

В данную статью расходов включаются материалы (основные и вспомогательные), расходуемые на изготовление нестандартных деталей и узлов проектируемого изделия согласно его конструкции, разработка которой представлена в предыдущих главах данного проекта. Данные, полученные в результате расчёта затрат на основные и вспомогательные материалы, используемые при разработке и производстве опытного образца представлены в таблице 4.4. В таблице 4.5 представлен расчет затрат на комплектующие материалы.

Таблица 4.4 - Расчёт затрат на основные и вспомогательные материалы на опытный образец

№ п/п	Наименование и характеристика материалов	Ед. изм.	Цена, руб.	Количество	Сумма, руб.
1	Стеклотекстолит FR-4 18/0 2.0 200*300 мм	м2	1800	0,003	5,4
2	Припой оловянно-медный ГОСТ 21931-76	кг	1592	0,005	7,96
3	Ацетон ГОСТ 172991-78	кг	115	0,01	1,15
4	Флюс паяльный ЛТИ-120	л	720	0,01	7,2
Итого основные материалы:	21,71
Вспомогательные материалы (25% от основных):	5,43
Итого: основные и вспомогательные материалы:	27,14
Транспортно-заготовительные расходы (25% от основных и вспомогательных материалов):	6,79
Всего затрат:	33,93

4.3.2 Затраты на комплектующие материалы

Таблица 4.5 - Расчёт затрат на комплектующие материалы

№ п/п	Наименование и характеристика изделий	Ед. изм.	Цена, руб.	Кол-во	Сумма, руб.
1	Датчик PT124B-210	шт.	2000,00	2	4000,00
2	ATmega8U2	шт.	800,00	1	800,00
3	АЦП серии AD9057	шт.	150,00	2	300,00
4	Операционный усилитель LM358	шт.	15,00	2	30,00
5	Жидкокристаллический индикатор	шт.	60,00	1	60,00
6	Корпус устройства	шт.	75,00	1	75,00
7	Конденсатор smd	шт.	16,00	2	32,00
8	Кнопка управления	шт.	21,00	1	21,00
9	Кварцевый резонатор	шт	12,00	1	12,00
10	Резистор	шт.	8,00	5	40,00
Итого:	5370,00
Транспортно-заготовительные расходы (25%):	1342,5
Всего:	6712,5

Затраты на комплектующие материалы на одно изделие определяются согласно ведомости спецификации.

4.3.3 Расчет заработной платы производственных рабочих опытного производства, занятых изготовлением опытного образца

Сначала рассчитаем тарифную заработную плату на основании трудоёмкости изготовления опытного образца устройства (таблица 3.3) и часовых тарифных ставок. В связи с отменой разрядов производственных рабочих для определения часовой тарифной ставки ориентируемся на действующие тарифные ставки рабочих на предприятии ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» им. Г.А.Ильенко». Расчёты по определению заработной платы производственных рабочих представлены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Расчёт заработной платы производственных рабочих

Виды работ	Вид операции	Разряд работы	Трудоемкость, ч.	тарифная ставка руб./ч	Итого зарплата руб.
Изготовление печатной платы	Сверловка, нанесение рисунка, травление	3	0,5	90,00	45,00
Монтаж ЭРИ	Пайка	3	0,5	90,00	45,00
Регулировка изделия	Регулировка	5	0,25	100,00	25,00
Сборка	Сборка	3	0,5	90,00	45,00
Итого тарифная заработная плата:	160,00
Доплата (50% от тарифной заработной платы):	80,00
Итого основная заработная плата:	240,00
Дополнительная зарплата (18% от основной зарплаты):	43,20
Основная и дополнительная заработная плата:	283,20
Страховые взносы во внебюджетные фонды (30% от основной и дополнительной заработной платы):	84,96
Всего:	368,16

Трудозатраты составят 3,5 человеко-часа. Время, затрачиваемое на производство одного образца - 1,75 час.

4.3.4 Расчет прочих расходов

Расчет затрат на электроэнергию представлен в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Расчет затрат на электроэнергию

Наименование прибора или оборудования	Кол-во, шт.	Потребляемая мощность, кВт	Часы работы	Тариф за 1 кВт-час, руб	Стоимость электроэнерги и, руб.
Паяльная станция	1	0,05	15	4	3
Сверлильно- фрезеровальный станок	1	1,5	0,5		3
Персональный компьютер	1	0,45	15		27
Освещение	2	0,04	33		10,56
Итого:	43,56

4.3.5 Расчет накладных расходов

Накладные расходы представляют собой расходы предприятия, связанные с организацией, управлением производством, а также все общехозяйственные расходы; рассчитывается в % от основной заработной платы производственных рабочих.

Величина накладных расходов принимаются по данным завода, на котором предполагается изготовление новой аппаратуры или производится аналогичная аппаратура. Если завод-изготовитель неизвестен, то размер накладных расходов принимается 200% от ЗПобщ (таблица 4.6).