Мобільний термінал охоронної системи для автомобіля

/> 
Мобільнийтермінал охоронної системи для автомобіля/>Технічне завдання

Анотація
Проведенийаналіз методів побудови охоронних систем з використанням можливостей глобальноїсистеми позиціонування GPSта каналів GSMзв’язку; вдосконалений мобільний термінал охоронної системи для автомобіляшляхом введення акустичного каналу передачі даних та модернізації трактуживлення; розрахований мікрофонний тракт та параметри імпульсних джерелживлення, підібрана і обґрунтована елементна база мобільного терміналуохоронної системи; спроектований друкований вузол та проведені розрахунки, якіпідтверджують його працездатність та відповідність його параметрів вимогамтехнічного завдання; підтверджена економічна доцільність запуску виробу у виробництво;дана оцінка умовам виробництва та охорони праці.
Результатомпроведеної роботи є набір конструкторської документації, необхідний длявиготовлення мобільного терміналу охоронної системи для автомобіля.

/>/>Аннотация
Проведен анализ методовпостроения охранных систем с использованием возможностей глобальной системыпозиционирования GPS и каналов GSM связи; усовершенствован мобильный терминалохранной системы для автомобиля путем введения акустического канала передачиданных и модернизации тракта питания; рассчитан микрофонный тракт и параметрыимпульсных источников питания; подобрана и обоснована элементная базамобильного терминала охранной системы; спроектирован печатный узел и проведенырасчеты, подтверждающие его работоспособность и соответствие его параметровтребованиям технического задания; подтверждена экономическая целесообразность запускаизделия в производство; дана оценка условиям производства и охраны труда.
Результатом проведеннойработы стал комплект конструкторской документации, необходимый для изготовлениямобильного терминала охранной системы для автомобиля.

/>Annotation
Themethods analysisof security systems construction hardware-assisted with the possibilities ofglobal positioning system GPS and communication channels GSM is carried out;the mobileterminal of security system for the car is improved by introduction of anacoustical data channel and reengineering the section of a power supply; the microphonesection and parameters of pulsed feeding sources are rated; the elementbaseline of the mobile terminal of security system is selected and proved; theprinted board assembly is designed and the calculations confirming its servicecapability and conformity of its parameters to demands of the technical projectare carried out; the economic feasibility of production start-up of thehardware product is confirmed; the conditionsof production and labour safeties are estimated.
Thecomplete set of the design documentation necessary for manufacturing of themobile terminal of security system for the car became the result of the spentwork.

Найменуваннята область застосування
Мобільнийтермінал охоронної системи автомобіля для дистанційного контролю координатоб'єктів в режимі реального часу з використанням супутникової системи навігації«NAVSTAR»та каналів мобільного зв’язку стандарту GPRS.
1. Підстава для розробки
Підставоюдля виконання роботи є навчальний план спеціальності «Виробництвоелектронних засобів» і завдання на дипломне проектування.
2. Мета та призначення розробки
Метоюроботи є розробка мобільного терміналу для дистанційного контролю координатоб'єктів, що рухаються, в режимі реального часу в складі охоронної системи, щозадовольняє умовам ТЗ, має підвищений рівень точності, надійності,економічності та зручності експлуатації та естетичний зовнішній вигляд.
3. Джерела розробки
Схема електричнапринципова КЮГИ.467479.091 РЭ, видана на підприємстві ТОВ «АВІАРМ» м.Київ.
4. Технічні вимоги
4.1. Склад мобільного терміналу
6.2.1.  Моноплата;
6.2.2.  Корпус;
6.2.3.  Акумулятор;
6.2.4.  СуміщенаGPS/GSM антена.
4.2. Показники призначення
5.2.1. Максимальнакількість контрольованих базою даних об’єктів – 100.
5.2.2.  Підтримкасистем навігації – GPS,GALILEO.
5.2.3. Використаннямереж GSM/GPRSі якості каналу передачі інформації
5.2.4.  Максимальнийчас визначення місцеположення, не більше 30 с
5.2.5.  Точністьвизначення місцеположення, не більше… 2,5 м
5.2.6.   Автономністьроботи мобільного терміналу в режимі GSM/GPRS , не більше                   24год.
5.2.7. Об’ємбази даних мобільного терміналу – до 100000 записів.
5.2.8. Можливістьконтролю встановлених на автомобілі давачів – відкривання дверей, багажника,вікон та ін.
5.2.9. Можливістьтрансляції аудіо інформації на диспетчерський центр.
5.2.10. Напруга живлення…………………………від 9,5 до 35В.
5.2.11. Середній споживаний струм при напрузіживлення 12 В,
небільше………………………………………………...........110 мА
5.2.10. Час роботи від внутрішньої акумуляторноїбатареї при температурі 20°С, не менше………………………………………...…4 год.
5.3. Вимоги до електромагнітної сумісності
Пристрійповинен відповідати вимогам до електромагнітної сумісності і індустріальнимрадіозавадам згідно ГОСТ 22505-83.
5.4. Умови експлуатації
5.4.1.  Робочатемпература
мінімальна… мінус10 °С
максимальна… +40°С
5.4.2.  Граничнатемпература
мінімальна… мінус25°С
максимальна… +55°С
5.4.3.  Робочавідносна вологість при температурі +20°С
мінімальна… 50%
максимальна… 80%
5.4.4.  Граничнавідносна вологість при температурі +25°С… 93%
5.4.5.  Атмосфернийтиск
мінімальний… 84 кПа
максимальний… 107 кПа
5.4.6.  Синусоїдальнавібрація.
діапазончастот… 10-70 Гц
прискоренняне більше… 40 м/с2 
5.5. Вимоги до надійності
5.5.1.  Середнійнаробіток на відмову, з довірчою ймовірністю />, не менше                   10000 годин.
5.5.2.  Середнійчас відновлення, не більше… 5 годин.
5.5.3.  Пристрійповинен бути відновлюваний та ремонтопридатний згідно ГОСТ 27.002-89.
5.5.4.  Термінзберігання не менше… 3 років.
5.6. Естетичні та ергономічні вимоги
5.6.1.  Ергономічнівимоги повинні відповідати ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ 12.2.033-78 іГОСТ 26.035-78.
5.6.2.  Умовніфункціональні позначення повинні відповідати ГОСТ 25874-83.
5.6.3.  Естетичнівимоги повинні відповідати ГОСТ 23852-79.
5.6.4.  Натерміналі повинні бути передбачена індикація режимів роботи терміналу дляоднозначного сприйняття працездатності виробу.
5.7. Вимоги до транспортування та збереження
5.7.1.  Транспортуваннятерміналу здійснюється в упакованому виді за умовами ГОСТ 23088-80.Термінал витримує транспортування на будь-які відстані автомобільним,залізничним та повітряним транспортом (у закритих транспортних засобах), атакож водним транспортом (у трюмах судів).
5.7.2.  Принавантаженні та транспортуванні повинні суворо виконуватися вимогиманіпуляційних знаків на тарі.
5.7.3.  Нормиумов збереження приладу згідно ГОСТ 15150-69.
5.8. Вимоги до безпеки обслуговування
Пристрійповинен задовольняти умовам безпеки згідно ГОСТ 12.2.006-87. Забезпечитивідсутність гострих кромок конструкції.
5.9. Вимоги до стандартизації та уніфікації
Рівеньстандартизації та уніфікації повинен відповідати ГОСТ 12.201-83.Коефіцієнт стандартизації не менше 0,4. Коефіцієнт уніфікації не менше 0,6.
5.10.  Вимогидо технологічності
Вимогидо технологічності згідно ГОСТ 14.201-83. Всі комплектуючі вироби повинніпроходити вхідний контроль на відповідність вимогам ТУ.
5.11.  Масогабаритніпоказники
5.11.1.  Масатерміналу, не більше… 0,23 кг;
5.11.2.  Габарити:
довжина,не більше… 135мм
ширини,не більше… 70мм
висота,не більше… 30мм
6. Економічні показники
Прирозробці терміналу має враховуватися досвід попередніх розробок,техніко-економічні показники повинні бути на рівні кращих вітчизняних ізарубіжних зразків.
Прирозробці терміналу повинні бути враховані вимоги з мінімізації вартості зразківпри їх подальшому тиражуванні.
Зарезультатами розробки необхідно визначити орієнтовну вартість приладів присерійному виробництві.
Обсягвипуску 2000 штук за рік. Відпускна ціна не більше 630 USD.
7. Вимоги до складальних частинконструкції, сировини та експлуатаційних матеріалів
7.2. При розробці терміналу для забезпеченнявимог до надійності і термінів активного функціонування повинні застосовуватисякомплектуючі вироби, характеристики яких забезпечують виконання вимог ТЗ.
7.3. Матеріали, що входять до складутерміналу, повинні зберігати свої фізико-механічні властивості при дії на нихзовнішнього середовища та забезпечувати гарантійні терміни експлуатації,зберігання і транспортування.
7.4. При розробці терміналу допускаєтьсязастосування матеріалів і комплектуючих виробів як вітчизняного, так ізарубіжного виробництва, що забезпечують виконання вимог ТЗ.
8. Вимоги до маркування та пакування
Терміналпакувати в індивідуальну тару.
Маркуванняприладу проводиться згідно ГОСТ 24388-88.
9. Патентно-правові вимоги
9.2. Термінал повинен вільновикористовуватися в Україні без інтелектуальних прав власників діючих патентів.
9.3. В процесі розробки терміналу повиннабути передбачена можливість патентування основних технічних рішень.
10. Вимоги до збереження комерційноїтаємниці
10.2.  Вданій роботі не повинні використовуватися і міститися відомості, що становлятькомерційну таємницю. Всі роботи, що виконуються за даним ТЗ, технічнадокументація і звіти є відкритими.
10.3.  Розробкаматеріалів за даним ТЗ повинна проводитися з урахуванням дотримання вимогкомерційної таємниці відповідно до існуючих на підприємстві-виконавці керівнихдокументів.
10.4.  Відповідальністьза забезпечення конфіденційності і комерційної таємниці при розробці терміналупокладається на відповідального виконавця робіт.
11. Вимоги до розробки конструкторської ітехнологічної документації
Конструкторськата технологічна документація повинні виконуватися відповідно до вимог ЕСКД.
12.  Стадії та етапи розробки
1. Технічне завдання
2. Технічна пропозиція
3. Ескізний проект
4. Технічний проект
5. Захист проекту.
Дане ТЗ на всіх етапахрозробки може уточнюватися та доповнюватися за погодженням сторін.

Перелікумовних позначень та скорочень
 CDMA – доступ з кодовим розділенням каналів; CSD – Circuit Switched Data – технологія передачі даних, розроблена для телефонів стандарту GSM; Ethernet – пакетна технологія комп’ютерних мереж; GALILEO – європейський проект супутникової системи навігації; GPRS – General Packet Radio Service – пакетний радіозв’язок загального користування; GSM – Global System for Mobile Communications – глобальний цифровий стандарт для стільникового зв’язку; GPS – Global Positioning System – глобальна система позиціонування ID – ідентифікаційний номер; ISO – міжнародна організація з стандартизації; SIM – ідентифікаційний модуль абонента, який застосовується в мобільному зв’язку; SMD – surface mounted device (елементи поверхневого монтажу); SMS – служба передачі коротких текстових повідомлень; БД – база даних; БТ – базовий термінал; ДП – друкована плата; ДЦ – диспетчерський центр; ЗСВ – відмови на зносостійкість та старіння; ІВ – інтенсивність відмов. ІСН – імпульсний стабілізатор напруги МК – мікроконтролер МТ – мобільний термінал ОСТ – охоронна система СНВ – середнє напрацювання на відмову ТЗ – технічне завдання ТРЗ – транспортний засіб /> /> /> />

Вступ
Охороннісистеми (ОСТ) для автомобіля с кожним днем стають дедалі складнішими івикористовують щоразу нові принципи роботи для забезпечення більшої надійності,безпеки та захисту від злому. На сучасному рівні розвитку таких систем, беручи доуваги наявні технологій виробництва електронних компонентів, їх інтеграція змережами GSM (Global System for Mobile Communications[28]), GPRS(General Packet Radio Service [29])та GPS (Global Positioning System [30])стає економічно обґрунтованим, як в плані реалізації так і в обслуговуванні танадійності передачі даних.
Актуальністьвпровадження охоронних систем для автомобіля полягає в забезпеченні захистутранспортного засобу, життя та здоров'я водія та пасажирів, а також вантажів,що транспортуються у ньому, включаючи і джерела інформації.
Оскількитехнології охоронних систем постійно розвиваються і змінюються, надзвичайноактуальною є розробка дешевих і надійних систем, причому таких, алгоритм роботикотрих можна змінити вже після встановлення завдяки програмному забезпеченню.
Метоюроботи є вдосконалення конструкції мобільноготерміналу охоронної системи для автомобіля.
Длядосягнення поставленої мети необхідно:
· провести аналіз схем та конструкційіснуючих GPS/GSMохороннихсистем та визначити їх переваги та недоліки;
· вдосконалити функціональну та принциповусхеми обраного терміналу шляхом введення додаткових пристроїв, які реалізуютьакустичний канал зв’язку та тракт живлення, при цьому маючі на меті привнесеннямінімальних затрат у собівартість пристрою;
· провести електричні розрахунки основнихфункціональних вузлів;
· обрати необхідну елементну базу, яка бзабезпечила відповідність мобільного терміналу вимогам ТЗ до точності,надійності, економічності та зручності в експлуатації;
· спроектувати друкований вузол, якийреалізує привнесені функції терміналу;
· провести розрахунки, що підтверджуютьпрацездатність виробу;
· провести аналіз ринку, оцінити рівеньякості виробу, визначити собівартість та мінімальний обсяг виробництва;
· провести аналіз умов виробництва таохорони праці на підприємстві-виготовнику.
Новизнароботи полягає в тому, що в спроектованомупристрої об’єднано багато функцій — навігаційних, охоронних, сигнальних, що даєпереваги в експлуатації та обслуговуванні, а також економічну вигоду та зручністьі надійність при дистанційному керуванні та програмуванні такого пристрою.
Практичнацінність полягає в використанні терміналу вскладі системи для моніторингу пересувних об’єктів в межах України та країн СНД,можливості застосування її в сфері охорони власності та в логістиці.
Результатироботи можуть бути використані при розробці новітніх охоронних систем іззастосуванням GSM каналу зв'язку та GPRS технології, а також в навчальному процесідля вивчення основних принципів побудови подібних автомобільних охороннихсистем та сучасної елементної бази, яка дозволяє реалізувати такі системиапаратно./>

1.Аналіз технічного завдання
 
Розроблюванийпристрій – мобільний термінал – є складовою частиною мобільної охоронноїсистеми для автомобіля, яка використовується для дистанційного контролюкоординат об'єктів в режимі реального часу з використанням супутникової системинавігації «NAVSTAR»та каналів мобільного зв’язку стандарту GPRS.
Згідно з ТЗ,даний пристрій маєв своєму складі два вбудовані прийомопередавачі, якізабезпечують, відповідно, роботу з супутниковими системами навігації GPSта GALILEO, та обмін даними черезканали GSMта GPRS і також елементну базу,яка надає можливість підключення 8 логічних та 2 аналогових датчиків.
Живленняпристрою здійснюється від бортових мереж рухомих об’єктів з напругою 9,5 -35 В,а в разі автономної роботи — від акумулятора, що забезпечує роботу терміналубез зовнішнього живлення впродовж 24 годин.
В якості матеріалудля несучої конструкції (корпусу) використовується алюміній через його високіантикорозійні властивості, легкість обробки та прийнятні показники витривалостіта маси.
Згідно ТЗ,розроблюваний пристрій призначений для встановлення на рухомих об’єктах умісцях, де відсутні агресивні середовища та є стабільний температурний режим, томуйого герметизація не потрібна.

2.Аналіз методів побудови охоронних систем та їх функції
 2.1 Огляд сучасних методівпобудови охоронних систем
В сучаснихумовах до охоронних систем висуваються підвищені вимоги надійності та безпеки.Як правило такі системи розробляються на базі найновіших досягнень науки татехніки. Для охоронних систем/>, яківикористовують для передачі даних GSM канал, найбільш прийнятним євикористання GPRS режиму передачі даних. Такі системи забезпечують належнийзахист при передачі даних про стан ТРЗ та дають можливість експлуатації на всійтериторії, де існує покриття GSMмережі.
В найпростішомувипадку охоронна система містить:
· датчики охоронної системи (зазвичай небільше трьох);
· мобільний термінал – здійснює обробку сигналів, якінадходять від датчиків, приймає дані від GPSприймача та здійснює обмін даними по мережі GSM
· мобільний телефон клієнта.
Дані про стантерміналу надходять на мобільний телефон клієнта у вигляді SMSповідомлень.
Переваги такої системи:
· низьке енергоспоживання;
· простота в експлуатації;
· а також конфіденційність обслуговування.
Недоліки:
· повільний та ненадійний метод передачіданих про стан системи
· неможливість дублювання інформації черезінші канали зв'язку.
Більш ефективноюта надійною є система з режимом CSD.CSD (Circuit Switched Data) – технологія передачі данихчерез еквівалент модемного зв’язку в мережі GSM. При використанні CSDінформація передається по одному виділеному та закріпленому за CSD-з’єднаннямканалу в мережі GSM. Зона CSDпокриття відповідає зоні покриття мережі GSM.
Крім мобільного терміналута мобільного телефону така система містить:
· базовий термінал, розміщений вдиспетчерському центрі (ДЦ);
· сервер бази даних (БД) з картографічнимпрограмним забезпеченням (ПЗ). Сервер БД може бути суміщений з ДЦ [2].
Використаннярежиму передачі даних CSDта SMS одночаснозначно підвищує ефективність охоронної системи.
Недоліками такоїсистеми є – повільна та коштовна передача даних та наявність лише одногосервера БД, це пов'язано з підвищеною небезпекою втрати даних.
Для збільшення надійностіта економії ресурсів в якості каналу передачі даних в охоронних системах може використовуватисьмережа Internet[3].
За своїм складомтакі системи не відрізняються від аналогічних з використанням режиму CSDз деякою відмінністю – модем мобільного терміналу працює виключно в GPRSрежимі.
При встановленійна мобільному телефоні карті та наявності доступу до GPRSмережі телефон може виступати в якості спрощеного ДЦ з можливістю моніторингуоб’єкту в режимі реального часу.
Недоліками такоїсистеми є:
· використання для передачі даних виключноGPRS режиму;
· недостатня захищеність даних.
Інший підхід реалізованопри реалізації охоронних систем з використанням мобільних та базових терміналів,які працюють в діапазоні УКВ. Головною перевагою таких систем є низькасобівартість. З іншого, боку таким системам притаманний головний недолік, з-заякого широкого розповсюдження для охорони мобільних об’єктів такі системи ненабули – можливість забезпечення зв’язку лише на відстані до десятківкілометрів.
Найбільшдосконалими є системи, в яких їх компоненти (мобільні та базові термінали)працюють одночасно в режимі GPRSта CSD з підтримкою дублюванняслужбою SMS.Завдяки цьому термінал у будь-який момент часу, при наявності покриттястільникової мережі GSM,може здійснювати обмін даними з ДЦ.
Терміналзахищений від злому завдяки використанню проміжного сервера (Сервер 1, див. рис2.1) та захисного екрану локальної мережі. Сервер 2 виступає у ролі БД. В такійсистемі відсутній обмін даними з мобільним телефоном клієнта.2.2 Моніторинг рухомихоб’єктів
У загальномувипадку система моніторингу місцезнаходження об'єктів складається з двох частин– центру моніторингу та управління – ДЦ, та об’єктів моніторингу – деякоїкількості транспортних засобів (ТРЗ). На транспортний засіб встановлюється мобільнийтермінал – реєстратор навігаційних й інших даних.
У ДЦ встановлюєтьсякомп'ютер або комп'ютерна мережа з інстальованими засобами, які забезпечують:
· одержання даних від мобільних терміналів;
· зберігання даних;
· відображення та аналіз отриманоїінформації;
· можливість дистанційного керуваннявиконавчими пристроями на ТРЗ.
Відомі дваосновних способи моніторингу рухомих об'єктів: пасивний моніторинг і активний.
Пасивний моніторингпередбачає запис навігаційних і інших даних в енергонезалежну пам'ятьмобільного терміналу. Зчитування даних може відбуватись по прибутті ТРЗ домісця призначення.
Активний моніторингпередбачає поточну передачу даних про стан ТРЗ через канали зв’язкуGSM мережі до ДЦ.
За сучасного розвитку GSMмереж, які набули широкого розповсюдження, найбільшефективним є варіант активного моніторингу рухомих об'єктів з використаннямтехнологій GSM/GPRS.
Поєднанняактивного і пасивного моніторингу дає можливість мінімізувати ймовірністьвтрати інформації та забезпечити своєчасну передачу необхідної інформації простан ТРЗ.2.3 Вимоги допрацездатності та надійності систем моніторингу рухомих об’єктів
На повну чичасткову працездатність системи можуть безпосередньо впливати такі фактори:
· наявністьсигналу/покриття GSM чи покриття GPRS;
· наявність сигналуGPS необхідного рівня;
· економічний фактор(оплата послуг оператора GSM)
· наявність напруги живленнясистеми;
· надійність роботивнутрішнього програмного забезпечення (ПЗ) терміналу;
· якість наданняпослуг мобільного зв’язку та Internet з боку ДЦ
Наявність сигналу/покриття GSM чи покриття GPRS.
При відсутності покриття GSM/GPRS, охоронні системи можуть абовтрачати зв'язок з ТРЗ внаслідок його виходу із зони обслуговування, або бутивзагалі заблокованими. Вирішенням цієї проблеми є дублювання каналів передачіданих.
Наявність GPS сигналу необхідного рівня.
При відсутності прямого супутникового зв’язку з об’єктом зв’язку, щопроявляється у відсутності дійсних координат від приймача GPS, координати можнавизначати альтернативними, хоча і менш точними методами. Перший з них — цевизначення координат за допомогою номера базової станції GSM мережі в межахякої знаходиться ТРЗ. Точність визначення координат обмежена радіусом розташуваннямбазових станцій. Другий спосіб полягає у використанні спеціальних типів GPSприймачів з можливістю продовження розрахунку місцеположення за допомогоюсигналів з гіроскопу та одометру коліс автомобіля. Цей спосіб дозволяє деякийчас продовжувати визначати координати, але похибкаїх визначення буде зростати з часом через наявністьпохибки датчиків.
Наявність зовнішнього живлення системи.
Зникнення живлення по будь-яким причинам повністю виводить систему з ладу, томунаявність у мобільному терміналі власного автономного живлення стає простонеобхідним. Тривалість підтримки автономності терміналу напряму пов’язана з алгоритмамироботи самої системи. Прийнятною є автономність порядку 24 –72 годин, що також враховує час на розшук ТРЗ в разі угону.
Надійність роботи внутрішнього ПЗ терміналу
Це один із головних факторів, який напряму впливає на надійність таефективність охоронної системи. В недостатній мірі протестоване програмнезабезпечення веде до часткової чи повної непрацездатності системи охорони.
Якість надання послуг операторів мобільного зв’язку та послуг Internet з боку ДЦ впливаєна повну чи часткову втрату працездатності системи. Дублювання каналів зв’язкузначно підвищує надійність роботи систем.
 
2.4 Аналіз функціонуваннята характеристик існуючих терміналів
На сьогоднішнійдень вітчизняний ринок насичений багатьма видами різноманітних охороннихсистем, у тому числі такими, що використовують канали GPS,GALILEO, GSMта GPRS для моніторингу станурізноманітних об’єктів, зокрема ТРЗ.
Зведену характеристикусучасних мобільних охоронних систем, які займають чинне місце на ринку нашоїкраїни наведемо у вигляді таблиці (див. таблицю 2.1).
/>Таблиця 2.1 – Зведена характеристика сучасних мобільних охоронних систем SCAR navi +/–/– – GPS 12 -142 39/35/9 активна – 1 10…18 55/280 230×160×47 8/8 -20…55 ˚C 16 0,005 10 Trim Track –/–/+ + GPS 8 -138 84/42/13 активна – 1 8…32 25/150 144×118×30 2/2 -10…60 ˚C 2 до 1440 PINSyS +/–/– – GPS 50 -160 29/28/1 активна – 1 10…18 120/400 240´128 ´80 8/8 -20…60 ˚C 32 1 Гелікс 2 –/–/– – GPS 8 -138 84/42/13 активна – 2 8…32 100/450 115×82×32 4/4 -35…85 ˚C 4 1 36 МТ-МТ –/+/+ – GPS GALILEO 32 -159 34/33/3 пасивна + 1 6,5…32 90/650 100×80×45 6/6 -10…55 ˚C 16 1 48 ИТЕК-БН 3.0 –/+/+ – GPS GLONASS 12 -142 39/35/9 активна – 1 9…36 100/300 60×75×50 10/2 -30…40 ˚C 32 0,1 24 SHS-RICS +/+/– – GPS 8 -130 300/120/45 активна – 1 8…15 55/150 145×104×35 8/210/2 -20…55 °C - - - Функції/Тип системи ПідтримкаGPRS/CSD/SMS Виявлення глушіння GSM каналу Підтримка систем навігації Кількість каналів GPS, шт GPS чутливість, dBm Час старту GPS приймача, с Тип антени GPS Наявність мікрофонного тракту Кількість SIM, шт Напруга живлення, В Струм споживання середн./макс., мА Габаритні розміри блоку, мм Кількість входів/виходів Діапазон робочих температур Об’єм внутрішньої пам’яті, Mb Інтервал дискретизації запису, с Час автономної роботи, год.
Перелічимо деякіособливості кожної з розглянутих систем:
Універсальнасистема SHS-RICS
Ця система використовуємережу GSM та канал GPRS, дозволяє легко підключати обладнання іншихрозробників та швидко інтегруватись у складні системи.
Особливістюсистеми є дублювання каналів обміну даними, щозабезпечує стабільність та надійність роботи, а також виключає можливу втратуданих [6]
Промисловийнакопичувач цифрових даних ИТЕК-БН 3.0
Промисловийконтролер/накопичувач ИТЕК–БН 3.0 застосовується при автоматизації натранспорті та дозволяє збирати інформацію та вести контроль над характеристикТРЗ.
Особливістю цієїсистеми є реалізований енергозберігаючий адаптивний режим роботи системи.Конфігурація накопичувача ИТЕК–БН 3.0 орієнтована в першу чергу на перевезенняциклічного характеру, як вантажні так і пасажирські[7].
МТ-МТGSM/GPS Terminal
Термінал єтиповим для активного моніторингу об’єктів. Для передачі даних використовуютьсярежими CSD та SMS.
Особливостямитерміналу є: великий час автономної роботи, використання адаптивних режимівенергоспоживання, висока точність визначення місцеположення підконтрольного об’єкту[8].
Гелікс2
Особливостямитерміналу є наявність роз’ємів для 2х SIM-карток, що дозволяє здійснюватироботи з двома операторами мобільного зв’язку в разі необхідності роботи вумовах нестабільного покриття GSMмережі або для забезпечення дешевого зв’язку у роумінгу [9].
Інтелектуальнасистема PINSyS
Особливістьцього терміналу в відсутності в ньому акумулятора взагалі. Припускається щоакумуляторна мережа автомобіля достатньо надійна для його роботи[10].
ТрекерTrim Track
Цей мобільнийтермінал не використовує ДЦ, а працює безпоседньо з мобільним телефоном клієнтата не потребує підключення до автомобільної мережі живлення, працюючи відзвичайних батарей. В пристрої реалізована розвинута система енергозбереження,вбудована надчутлива GPSантената датчик вібрації [11].
Навігаційнасистема SCARnavi
КомплексSCARnavi призначений для моніторингу пересування і збору даних про стан вузлівавтомобілів з використанням технології GPS і передачею даних по GSM (GPRS)каналах [12].
Проведенийаналіз сучасних автомобільних охоронних систем показав, що особливостямимобільного терміналу, що розроблюється, є:
· використання режиму GSM/GPRSдляшвидкісної передачі даних;
· використання багатоканального зв'язку (до50) у сучасному модулі GPS/GALILEOдля визначення місцеположення об’єкту моніторингу;
· передача звукової інформації;
· напруга живлення терміналу від 9,5 до 35В;
· автономність терміналу протягом доби;
· можливість контролю встановлених на ТРЗдавачів – відкривання дверей, багажника, вікон та ін.
До складусистеми в найпростішому випадку входять: мобільний термінал та набір охороннихдатчиків, ДЦ з набором топографічних електронних карт та базовий термінал. Прирозширенні охоронної системи кількість мобільних терміналів може бути збільшенадо 100, а кількість диспетчерських центрів, які можуть віддалено за нимиспостерігати до 5шт.

3.Аналіз електричної схеми
 3.1 Опис структурної схемимобільного терміналу охоронної системи для автомобіля
Структурна схемапристрою, що розробляється представлена на рис. 3.1.
Датчиками охоронноїсистеми, які використовуються для моніторингу стану об’єкту, можуть бути, яквже встановлені на автомобілі і працюючі зі штатною ОСТ, так і додаткові, спеціальновстановлені датчики. Базовими є сенсори удару, руху, відкривання дверей, капотута сигнали ввімкнення запалення автомобіля.
Базовий GSMтерміналпризначений для прийому даних від мобільного терміналу в режимі CSDтаSMS. Цепотрібно у випадку зникнення зв’язку, що здійснюється через GPRSканал,чи при відсутності з’єднання з мережею Internet.
На кожному ДЦвстановлене програмне забезпечення користувача з картографічними модулями.Відповідно до місцеположення програмне забезпечення завантажує з Internetмережі потрібну карту (карти можуть бути доступні з серверу виробника,наприклад компанії Transnavi.com,або з будь-якого іншого, на якому налагоджений доступ до завантаженнявідповідних карт з мережі Internet)і в подальшому працює з нею. З ДЦ можна встановлювати налаштування длямобільного терміналу та здійснювати прослуховування салону автомобіля вреальному часі. Сервер 1 та сервер 2 (рис. 3.1) виконують захисну тарозвантажувальну функції відповідно. Фізично сервер 2 може бути суміщений з ДЦ.
На Рис. 3.1сервери 1/1, сервер 2/1 – відповідно захисний та розвантажувальний сервер дляДЦ1; сервери 1/2, сервер 2/2 захисний та розвантажувальний сервер для ДЦ2;сервери 1/n, сервер 2/nзахисний та розвантажувальний сервер для n–го ДЦ.

3.2Опис функціональної схеми мобільного терміналу охоронної системи для автомобіля
Терміналскладається з декількох функціональних вузлів скомпонованих згідного цільовогопризначення. Повна функціональна схема наведена на рисунку 3.2. Розглянемокожний з функціональних вузлів та принципи їх роботи.3.2.1  Тракт передачі звукової інформації
Обробказвуку проводиться GSMмодемом TelitGM868-PY,який, крім того, виконує частину функцій по керуванню мобільним терміналом.
Сигналз мікрофона М1 (див рис. 3.2) надходить до першого мікрофонного підсилювача МП1,який конструктивно суміщений з ним, де здійснюється його попереднє підсилення.Це підвищує відношення сигнал/шум на вході мобільного терміналу. Потім сигнал подаєтьсяна вхід “АУДІО” мобільного терміналу, додатково в ньому підсилюється другим малошумлячиммікрофонним підсилювачем МП2 та попадає на вхід GSMмодуля.Аудіо канал має схема луно придушення і збалансований вхід для компенсаціїзвукових перешкод, тож для МП1 та МП2 використовується також збалансованасхема.
Чутливістьмікрофона, який використаний для роботи в мобільному терміналі, становить -45дБ·В/Па.Для нормальної роботи в салоні автомобіля та подачі на вхід аудіо каналу підсиленняМП1+МП2 має складати 44 дБ. Смуга робочих частот за рівнем -3 дБ для всьоготракту звуку становить 150-8000 Гц.
/>/>НаРис. 3.2:
“GSM”– канал передачі даних через стільникову мережу;
“GPS”– канал передачі навігаційних даних через систему NAVSTAR;
GSMмодем – модем фірми Telitз підтримкою передачі даних через стільникову мережу;
GPS– приймач з підтримкою навігаційних систем GPSта GLONASS;
Програм. GSM– роз’єм, через який здійснюється програмування GSMмодему;
Програм. CPU– роз’єм, через який здійснюється програмування CPU;
NMEA– текстовий протокол звя’зку навігаційного устаткування між собою;
ДТ1 ударн. – датчик ударів;
ДТ2 тепл. –датчик температури;
ДТ3 руху –датчик руху;
ДТ4 ц.з. – датчик центральногозамку;
ДТ6 пальн. –датчик пального;
ДТ7 резерв, ДТ8 резерв. – резервнідатчики;
ЗК1..7 – захисні кола;
SW1– вузол, який виконує функції мультиплексора;
DC/DC– перетворювач напруги;
ІСН – імпульсний стабілізаторнапруги;
FlashОЗП – пам’ять;
ДН1, ДН2 – дільники напруги;
ПН1, ПН2 – підсилювачі напруги;
SIM– роз’єм SIM-карти;
МП1, МП2 – мікрофонні підсилювачі;
ДРП1, ДРП2 – аналогові входи;
CPU– центральний оброблювальний процесор;
ПП – попередній підсилювач;
ОР1..4 – оптрони;
К1 бл.ст. – ключ блокування релестартеру;
К2 бл. зап. – ключ блокуваннязапалення;
К3 сигн. – ключввімкнення/вимкнення бортової сигналізації/сирени;
К4 бл. БН – ключ блокуваннябензонасосу;
VD1..3– діоди індикації режимів роботи терміналу.

3.2.2Тракт входів та комутації
Сюди входятьвхідні, захисні, вихідні кола та приймач GPS.
В якостіприймача координат місцеположення вибрано 50 канальний суміщений GPS/GALILEOприймач LEA-4H фірми Anaris [13]. Його чутливість становить понад -160 dBm,що дозволяє вільно отримувати валідні дані від приймача в умовах міськоїзабудови та навіть всередині залізобетонних приміщень. На сьогоднішній день системаGALILEO не працює, тому для визначення місцезнаходження підконтрольних об’єктіввикористовуються навігаційні сигнали системи GPSNAVSTAR. Коли європейська навігаційна система GALILEO буде введена в дію, тотермінал одразу зможе працювати в 2-х системах одночасно, покращуючи точністьвизначення місцеположення [14].
Оскільки приймачпостійно споживає струм близько 100 мА, а це половина всього споживаногоструму, використовується система енергозбереження. Вона відключає за допомогоюключа GPSприймачтоді, коли місцеположення визначати непотрібно.
Антена дляприймача GPS є активною. Живлення до неї подається по центральній жилі кабелю.Конструктивно вона суміщена з GSMантеною.
Вхідні коласкладаються з датчиків ДТ1-ДТ8, сигнали з яких приходять на роз’єм терміналу “IN/OUT”.Далі вони проходять захисні кола ЗК1-ЗК8 та приходять на порти P1CPU, де інформаціяобробляється та, при спрацюванні якогось елемента датчика, йде на модем GSM.
Крім восьмицифрових входів мобільний термінал має 2 аналогових входи ДРП1, ДРП2 віддатчиків рівня палива, чи інших. З них сигнал йде до роз’єма “AIN”потім ділиться дільниками на багатооборотних резисторах ДН1, ДН2 і йде напідсилювачі напруги ПН1, ПН2, які масштабують напругу, забезпечуючи їїнеобхідний рівень для роботи з внутрішнім АЦП CPU.
Вихідні керуючікола побудовані з використанням оптичної розв’язки ОР1-ОР4 та керують ключамиК1-К4. Ці ключі, зазвичай, використовують для блокування реле стартера,блокування запалення, ввімкнення сирени, блокування бензонасосу чи інших.Логіка роботи ключів програмується диспетчерським центром.3.2.3  Ядро системи
Ядром системи є GSMмодемта CPU. GSM модем працює під керуванням програмного забезпечення, створеного намові програмування Python. Модем має АЦП та ЦАП, вбудовану внутрішню пам’ять тавелику кількість портів вводу-виводу [15]. На нього покладені функції обробкиданих від GPS приймача, синхронізація його внутрішнього таймера з часом GPS,робота з двома АЦП, передача звукової інформації, керування вихідними командамита робота з CPU та пам’яттю.
Модем по командіз ДЦ, за допомогою мультиплексора, керує індикацією на світлодіодах VD1-VD3.Реалізовано режим захисту від зависання внутрішнього програмного забезпечення.Модем та CPU стежать за роботою один одного та, якщо стан роботи їх невідповідає заданому відбувається процес вимкнення-вмикання для модему ключем натранзисторі та перезавантаження програми в CPU.
Запис кодупрограм в CPU при програмуванні у виробника відбувається через роз’єм “JTAG”.Запис коду програми до модему Telit GM868-PY програмною мовою Pythonвідбувається через роз’єм “COM”. Далі код поступає через мультиплексор SW1на вхід UART модему GSM.Мультиплексором можна вибрати або підключення до модулю GPS,або роз’єм “COM” для програмування модема. Це зроблено, оскільки модем має лишедва UART порти. Обмін даними між CPU та пам’яттю Flashпам’яттю(128 МБ), та CPU і модемом відбувається по SPIпротоколу.3.2.4  Тракт живлення та керування енергозбереженням
Дляживлення мобільного терміналу використано бортову автомобільну мережу 12-35 В яканапряму подається на роз’єм “PWR”.
Живленнясхеми організоване паралельно, тобто поки є бортова напруга 12-35 В терміналпрацює від неї через DC/DC перетворювач зі стабілізатором струму. Він видає стабілізовану напругу 4,2 В зобмеженням по струму в 1 А, одночасно заряджаючи резервну батарею. На входіцього стабілізатора стоїть захисна схема з обмежувального діоду, діоду та відновлюваного запобіжника. Вонадозволяє захистити мобільний термінал при подачі напруги неправильноїполярності та при перевищенні її 36 В.
Вякості резервного джерела живлення застосовується літієва акумуляторна батарея G1напругою3,6 В і ємністю 1,5А∙год.
Використаннятакого низьковольтного живлення дозволило безпосередньо підключати модем доакумулятора і відмовитись від потужного багатоканального перетворювача напругидля живлення інших елементів. Це подовжило час автономної роботи терміналу. Коли батарея зарядиться вона споживає невеликийструм (декілька мА) для компенсації саморозряду і на роботу терміналу більше невпливає.
Напруга 4,2 В використовується для живлення модему GSM,інші ж елементи схеми живляться від ще одного джерела живлення – імпульсногостабілізатора напруги (ІСН). ІСН перетворює рівень вхідної напруги 4,2 В до3,15 В. Він має низьке власне енергоспоживання 85 мкА та ККД не нижче 90%, що дозволяєне вимикати його взагалі.
Функції енергозбереження реалізовано за допомогоюкомутації живлення для GPS приймача, переходу CPU в сплячий режим таввімкненням режиму енергозбереження в модемі. Основнітехнічні характеристики розробленого терміналу наведені в  табл. 3.1.
Таблиця3.1 – Основні технічні характеристики розроблюваного терміналуНапруга живлення, В 6…36 Струм споживання середн./макс., мА 110/250 Габаритні розміри блоку, мм 135´70´30 Типи зовнішніх датчиків, кількість входів/виходів 10/4 Діапазон робочих температур -30…65 ˚C Об’єм внутрішньої пам’яті, Mb 128 Ресурс пам’яті 100000 циклів запис/стирання Інтервал дискредитизації запису, с 0,02 Час автономної роботи, год. ≥24  3.3 Опис електричної схемимікрофонного тракту мобільного терміналу
В більшостііснуючих мобільних терміналів, зокрема в розглянутих вище, відсутні трактиприйому та передачі звукової інформації. Призначенням розробленого мікрофонноготракту є зйом та передача стану звукового становища в підконтрольнихтранспортних засобах до ДЦ в якості достатній для його аналізу та однозначногосприйняття голосових повідомлень. Наявність мікрофонного тракту збільшуєфункціональність терміналу та зручність його експлуатації, а також зменшуєдодаткові фінансові витрати на пристрої, які забезпечують обмін голосовимиповідомленнями між підконтрольним транспортним засобом та ДЦ.3.3.1 Мікрофонний підсилювач тракту передачі звуковоїінформації
Дляроботи мобільного терміналу використовується два мікрофонних підсилювача. Одинз них (МП1) встановлений безпосередньо в мобільному терміналі, а інший поруч змікрофоном, забезпечуючи основне підсилення та покращуючи відношення сигнал-шумна вході другого підсилювача (МП2).
Схемачастини мікрофонного підсилювача наведена на рис. 4.1. Всхемівикористано два однакових підсилювача.

3.4Опис електричної схеми тракту живлення і керування енергозбереженням мобільноготерміналу
 3.4.1 Перетворювач на мікросхемі L6902D
Для розробки мобільного терміналу використовувалися інтегральні мікросхемивисокого ступеня інтеграції та готові модулі (GSM та GPS). Оскільки коженелемент схеми має певні вимоги до джерела живлення як по пульсаціям, так і подопустимим коливанням напруги, а також необхідно враховувати мобільністьтерміналу (забезпечення низьких втрат при перетворенні напруги) застосовано двохступінчатепониження напруги за допомогою імпульсних інтегральних понижуючихперетворювачів. Баланс струмів споживання першого з них на мікросхемі L6902 приведенов табл. 3.2.
Таблиця 3.2 – Балансструмів споживання для L6902Споживач Кількість споживачів у тракті, шт
Діапазон напруги
живлення, В Струм споживання середн., А MAX1692 1 3,2–6 300 GC864 1 3,4–4,25 500 GSP103448 1 3,0–4,2 200
Стабілізаторперетворює вхідну напругу, що може змінюватися в діапазоні 8…36 В у стабілізовану4,2 В. Він також живить другий стабілізатор з вихідною напругою 3,15 В,заряджає внутрішній акумулятор та живить GSM модем. Має внутрішнє обмеження струмуна рівні 1 А.
Вибірсаме L6902 обумовлений наступними її можливостями:
– до 1 А вихіднийструм з обмеженням (стабілізатор струму);
– діапазон вхіднихнапруг 8 – 36 В;
– джерело опорноїнапруги 3,3 В з нестабільністю 2 %;
– 5 % нестабільністьпо обмеженню вихідного струму;
– регульованавихідна напруга 1,235 – 34 В;
– фіксована частотагенерації 250 кГц;
– робота у режиміхолостого ходу;
– регульованеобмеження максимального струму;
– захист від обривузворотного зв’язку;
– інтегрованийтермозахист;
– розробленаспеціально для застосування в якості зарядного пристрою для акумулятора.3.4.2  Перетворювач на мікросхемі МАХ1692
Для роботи інших елементів схеми використовуєтьсяперетворювач на мікросхемі МАХ1692. Він стабілізує напругу 3,15 В з 4,2 В.Баланс струмів споживання цього джерела живлення на мікросхемі МАХ1692приведено в табл. 3.3.
Таблиця 3.3 –Баланс струмів споживання для мікросхеми МАХ1692Споживач Кількість споживачів у тракті, шт
Діапазон напруги
живлення, В
Струм споживання
середн., мА OP496 1 2,6–5,0 3 MSP430 1 2,0–5,5 3 CD4052 2 2,0–15 1 LEA-4H 1 2,7–3,6 100
Вибірсаме МАХ1692 обумовлений наступними їїможливостями:
– стабілізуваннянапруги від 5,5 В до UIN ;
– ефективністьперетворення до 95%;
– гарантованийвихідний струм 600 мА;
– інтегрований діодШотткі;
– струм споживанняне більше 85 мкА;
– інтегрованийтермозахист;
– фіксована 750 кГцчастота генерації;
– джерело опорноїнапруги 1,25 В з нестабільністю 1,2 %;
– мініатюрний корпус.

4.Обґрунтування конструктивних параметрів пристрою та вибір матеріалів
 
Конструктивно вирібвиконаний у вигляді розбірного корпусу, який складається з двох частин – основита кришки, які виготовлені з алюмінієвого П-подібного профілю, до якого зторців за допомогою чотирьох гвинтів М2,5 прикручені пластини. У паз нижньоїкришки вставлена плата з радіоелементами. Габаритні розміри мобільноготерміналу складають, ДхШхВ, мм 135×70×30 (див рис. 4.1).
З лицевоїсторони знаходяться двох-, восьми- та двадцяти контактні НЧ роз’єми, два ВЧроз’єми «GPS»та «GSM»,три світлодіоди та тримач SIM-картки.
На заднійстороні виробу знаходиться десятиконтактний НЧ роз’єм, два отвори дляпідстроювальних резисторів та отвір до кнопки вмикання/вимикання пристрою.
Вибір матеріалудля несучої конструкції (корпусу) обумовлений його високі антикорозійнівластивості, легкістю обробки та прийнятні показники витривалості та маси.
Конструкціяпередбачає зручну та надійну фіксацію та монтаж друкованої плати (ДП) всередині корпусу у процесі складання. Монтаж мобільного терміналу здійснюєтьсяв салоні ТРЗ, наприклад, під приладовою панеллю автомобіля, або у багажнику, здопомогою текстильної застібки та пластикових джгутів.4.1 Обґрунтування виборуелементної бази
Однією зосновних задач, поставлених при виконанні розробки даного пристрою, окрімзабезпечення необхідних параметрів схеми, які б гарантували необхідні режими танадійність роботи пристрою, було створення малогабаритного, загальнодоступного,відносно дешевого модуля з використанням сучасної компонентної бази зо всіма їїперевагами. ДП мобільного терміналу повинна мати якомога більший ступіньінтеграції.
За сучасногоступеню розвитку монтажу плат, повсякчас використовується автоматичний SMT,DIP та BGAмонтаж, тому ще одним з критеріїв вибору радіоелементів була можливістьавтоматизації збирання плат на сучасних автоматичних лініях та підвищенняхарактеристик надійності.
Суміщена активна GPS/GSMантена виконана з удароміцної пластмаси у пилозахищеному виконанні. Вона маєсамоприклеювальну основу для встановлення на рухомий об’єкт без використаннязасобів кріплення. З корпусу антени виходять два ВЧ кабелі довжиною по 5 метрівз роз’ємамитипу SMAнакінцях. Зовнішній вигляд GPS/GSM антени наведений на рис.4.2.
Вибір активноїантени зумовлений необхідністю максимізувати чутливість пристрою до слабкихсигналів GPSта GSM мережі в умовахміської забудови та всередині залізобетонних приміщень.
GPS/GSM антена – покупний виріб. Їїгабаритні характеристики та спосіб кріплення обрані з огляду на необхідністьприхованого встановлення на ТРЗ та забезпечення надійного зв’язку через каналиGPS та GSM.
Антена встановлюється нагоризонтальній поверхні таким чином, щоб у верхній полусфері були відсутнізатінення та перешкоди для проходження радіосигналів від супутників.4.2 Електричні розрахункиосновних функціональних вузлів 4.2.1 Розрахунок мікрофонногопідсилювача
Проведеморозрахунок необхідного коефіцієнта підсилення та ширини смуги пропусканнясигналу [15] для частини мікрофонного підсилювача наведеній на рис. 4.1.
Коефіцієнтпідсилення для цієї схеми становить:

/>
Длязабезпечення смуги пропускання 150 – 8000 Гц, необхідно розрахувати і ємність С3.Частота зрізу становитиме:
/>
Вихіднідані для розрахунку зведені до табл. 4.1.
Таблиця4.1 – Вихідні дані для розрахунку підсиленняЧутливість мікрофону, дБ·В/Па -45 Вхідний опір диференційний, кОм 25 Номінальна вхідна чутливість, мВ 50 Максимальна вхідна напруга, мВ 360 Смуга пропускання (-3 дБ), Гц 150 — 8000
Вумовах нормальної розмови на відстані 7 см від джерела акустичного сигналу створюється тиск в -4,7дБ для мікрофону з чутливістю -45 дБ·В/Па. При такомуакустичному тиску вихідна напруга від мікрофону становить:
 
UВИХ.дБ=(-45)+(-4,7)=-49,7(дБ·В),
щовідповідає
UВИХ=10(-49,7/20)=3,3(мВ)
Щобзабезпечити сигнал з амплітудою 50 мВ на вході наступного каскаду підсилювачповинен мати коефіцієнт підсилення:

/>
Відповідно при підсиленні в 15разів (24 дБ). При вхідному опорі розрахованого підсилювача в 10 кОм необхіднийопір R4будедорівнювати:
 
R4=КПІДС·R3=10·103·15=150·103(Ом)
Промисловізначення цих опорів з ряду Е96 складають 10 кОм та 150 кОм.
Відповіднозначення ємності конденсатора С3:
/>(Ф);
Зогляду на необхідну смугу пропускання, обираємо найближче значення С3 зряду Е24 – 120 пФ.
Значеннядля другого каналу підсилювача ідентичні першому.4.2.2  Розрахунок стабілізаторів напруги
4.2.2.1 Розрахунок перетворювачана мікросхемі L6902D
Розрахуємо загальну потужність втрат PTOTна мікросхемі L6902 за формулою.
Вихідні умови:
– вхідна напруга UIN= 12 В;
– вихідна напруга UOUT= 4,2 В;
– вихідний струм IOUT= 1 А рівний сумі струмів споживаних елементами схеми (табл. 3.1);
– опір внутрішньогоключа RDSON = 0,4 Ом (середнє значення);
– час перемиканнятиповий TSW = 70 нс;
– струм споживанийсамою ІСIQ = 2,5 мА;
/>
Отже теплові втрати становлять 0,52 Вт, визначимо тепертемпературу кристалу мікросхеми.
Вона становитиме:
/>,
де TJ– температура кристалу мікросхеми,TА – температуранавколишнього середовища та Rth J-Aтепловий опіркристал-навколишнє середовище рівний 42 ˚C/Вт [32]. При температурінавколишнього середовища 85 ˚C маємо наступну температуру кристалу:
/>
Отже мікросхема перегріватись не буде, оскількидопустима температура кристалу становить 150 ˚C [16].
Розрахуємо номінали резисторів зворотного зв’язку дляодержання вихідної напруги 4,2 В.
/>,
звідси випливає, що при рекомендованому R2 = 3,3 кОм R1має рівнятись:

/>
Але оскількитакого опору немає ні в ряді стандартних значень Е96, ні навіть в Е192,виберемо з Е48 найближче значення 7,87 кОм та перерахуємо значення для цьогоопору:
/>,
що, загалом, цілком влаштовує нас по точності.
4.2.2.2 Розрахунокперетворювача на мікросхемі МАХ1692
Розрахуємо загальну потужність втрат PTOTна мікросхемі MAX1692.
Вихідні умови:
– вхідна напруга UIN= 4,2 В;
– вихідна напруга UOUT=3,15 В;
– вихідний струм IOUT= 0,1 А, рівний сумі струмів споживаних елементами схеми, (табл. 3.3);
– опір внутрішньогоключа RDSON = 0,6 Ом (середнє значення);
– час перемиканнятиповий TSW = 50 нс;
– струм споживанийсамою ІС IQ=85 мкА;
/>
Отже теплові втрати становлять 0,024 Вт, визначимо тепертемпературу кристалу мікросхеми.
Вона становитиме:

/>,
деTJ– температура кристалу мікросхеми, TА – температуранавколишнього середовища та Rth J-Aтепловий опіркристал-навколишнє середовище рівний 280 ˚C/Вт. При температурінавколишнього середовища 85 ˚C маємо наступну температуру кристалу:
/>
Отже мікросхема перегріватись не буде, оскількидопустима температура кристалу становить 150 ˚C
Розрахуємо номінали резисторів зворотного зв’язку дляодержання вихідної напруги 3,15 В.
/>,
звідси випливає, що при рекомендованому R2 = 301 кОм R1має дорівнювати:
/>
Але оскільки такого опору немає ні в ряді стандартнихзначень Е96, ні навіть в Е192, виберемо з Е192 найближче значення 470 кОм таперерахуємо значення для цього опору:
/>,
що також влаштовує нас по точності [17].
4.3Проектування друкованого вузла
 4.3.1  Визначення площі монтажної поверхні
Визначення площі монтажумалогабаритних деталей
/>,
де /> –сумарнаплоща, яку займають конденсатори; /> -сумарна площа, яку займають діоди; /> -сумарна площа, яку займають мікросхеми, /> -сумарна площа, яку займають індуктивності; /> -сумарна площа, яку займають резистори; /> -сумарна площа, яку займають транзистори.
Визначенняплощі монтажу середньогабаритних деталей
/>,
де /> –сумарнаплоща, яку займають роз’єми; /> -сумарна площа, яку займають діоди; /> -сумарна площа, яку займають мікросхеми, /> -площа, яку займає кварц; /> -сумарна площа, яку займають резистори.
Визначенняплощі монтажу великогабаритних деталей
 
/>,
де /> –сумарнаплоща, яку займають роз’єми; /> -сумарна площа, яку займають мікросхеми.
Розрахунок площі монтажноїповерхні.
/>,

де К –коефіцієнт, який вибирається з інтервалу 1,5…3, в залежності від кількостізв’язків.4.3.2  Вибір габаритних розмірів і конфігурації
ДП, щовиготовляється розробимо у двосторонньому виконанні. Таким чином забезпечимооптимальне розташування та режими роботи радіоелектронних компонентів різногоцільового призначення. Отже, розділимо у просторі ВЧ модулі, джерела живлення,вузли ядра системи керування терміналом, забезпечивши оптимальні режими роботиз точки зору виділення теплової енергії, взаємного впливу наводок таоптимального трасування з’єднувальних провідників.
Вибір габаритнихрозмірів друкованої плати для розроблюваного терміналу здійснюємовикористовуючи ряд стандартних лінійних розмірів за ГОСТ 10317-79 з урахуваннямрозрахованої площі монтажної поверхні та оптимального розміщення компонентівзгідно їх призначення та вимог до монтажу.
Габаритнірозміри ДП повинні відповідати ГОСТ10317-79 і не перевищувати співвідношення3:1. З конструкторських та естетичних міркувань вибираємо ДП прямокутної формита, керуючись рядом стандартних лінійних розмірів ДП, вибираємо плату зрозмірами Д×Ш, мм. — 124×65.
ДП з габаритнимирозмірами 128×65 задовольняє вимогам ГОСТ 23752-88, який забороняєзастосовувати клас точності вищий, ніж 2-ий для плат більше 170×170. Поточності виготовлення для пристрою, що розроблюється, оберемо ДП ІII-го класуточності. Такі плати прості в виконанні, надійні в експлуатації та маютьневисоку вартість. Вважається, що ДП третього класу точності має підвищенугустину рисунку (роздільна здатність – 3,33 лінії/мм).

4.3.3Вибір матеріалів
В якостіматеріалу ДП використаємо склотекстоліт – шарований пресований матеріалпідвищеної теплостійкості, виготовлений зі склотканини просоченоїтермореактивною смолою, яка має підвищений опір ізоляції. Заготівка має з обохбоків шар металізації – мідна електролітична оксидна фольга. Таке виконання ДПзабезпечить малу сприйнятливість конструкції до вібраційних навантажень тадозволить запобігти небажаних деформацій плати.
Основніконструктивні параметри матеріалу ДП:
1. Вид плати: двостороння (ДДП);
2. Матеріал: СФ1,5-35-30, ДСТ 10316-78;
3. Товщина фольги: 35 мкм;
4. Товщина матеріалу з фольгою: 1,5 мм;
5. Діапазон робочих температур:-60º..+120º С;
6. Клас точності: 3;
7. Допуски на ДДП за ГОСТ 23751-86:
7.1. Номінальне значення ширини провідника: t=0,25мм;
7.2. Номінальна відстань між провідниками:S=0,25мм.
7.3. Відношення діаметра отвору до товщиниплати не менше 0,33
7.4. Гарантійний поясок:
На зовнішньомушарі: bз=0,2мм
На внутрішньомушарі: bвн=0,1мм
7.5. Допуск на отвори без металізації:
При діаметрі d≤1мм   Δd=±0,05мм.
При d>1мм                 Δd=±0,1мм.
7.6. Допуск на отвори з металізацією:
При діаметрі d≤1мм   Δd/>мм.
При d>1мм                 Δd/>мм.
7.7. Допуск на ширину провідника:
без покриття:      Δt=±0,05мм.
з покриттям:       Δt=±0,1мм.
7.8. Допуск на розміщення осейотворів:
Тд=0,03мм.
7.9. Допуск на розміщення центрів контактнихплощадок:
ТD=0,15мм.
7.10.  Допускна розміщення друкованих провідників:
Tl=0,05мм.
7.11. Допуск на підтравку діелектрика в отворідля ДДП:
/>=0 мм.4.3.4  Розрахунок параметрів друкованого рисунку
Друкованийрисунок плати виготовляється комбінованим негативним ме тодом. Трасуванняпровідного шару друкованого вузла здійснена засобами программного пакетаавтоматизованого проектування P-CAD [31]. P-CAD —система автоматизованого проектування електроніки (EDA [29])виробництва компанії Altium. Призначена для проектування багатошарових друкованихплат обчислювальних та радіоелектронних пристроїв. Використання САПР при проектуваннідозволяє збільшити ефективність, зручність та швидкість процесу проектуванняскладних радіоелектронних вузлів у складі пристроїв з великим ступенемінтеграції.
4.3.4.1 Розрахунок мінімального діаметру контактної площадкинавколо монтажного отвору
Більшістьзастосованих радіоелементів відносяться до типу SMD(поверхневий монтаж), тому необхідно розрахувати лише невеликукількість контактних площадок, які мають монтажний отвір. До компонентів,виводи яких монтуються в отвори, відносяться мікросхеми у DIPкорпусах, конденсатори,діоди та світлодіоди.
У таблиці 4.2.наведені характеристики використаних у схемі мобільного терміналурадіокомпонентів.

Таблиця 4.2. Фізичні характеристикирадіоелементів
/>Назва компонент Габаритні розміри, ДхШ/діаметр, мм Розміри контактних площадок: ДхШ/діаметр, мм Вага, г
Конденсатори В корпусі типу А 3.2х1.6 1,2х0,8 0,02 Типорозміру 0805 2х1.2 3х1,5 0,001 В корпусі типу Е 7.3х4.3 7.3х2.4 0,03 В корпусі типу D 7.3х4.3 7.3х2.4 0,03
Запобіжник MF-RX375 23.51x3.1 Ø0,5 0,3
Мікросхеми LEA-4H 22x17 1,5х1,2 2,1 MAX4043EUD 3.15x3.099 0,699х0,27 0,3 MAX1692EUD 3.15x3.099 0,66х0,36 0,3 TLP627-4 9.66x7.62 Ø 0,5 0,26 L6902D 4.8x3.8 0,48х1,27 0,3 MAX494MJA 3.05x3.05 0,66х0,36 0,3 GC864-PY 36x30 1,5х1 6,1 CD4052BCM 19.94x7.87 Ø 0,46 0,5 MSP430F1611 10.20x10.20 0,27х0,75 1,2 AT45DB642 18.4x10 0,7х0,27 1,8
Індуктивності LQH43CN100C01-10 мГн-1812 4.5x3.2 3,5х3 0,1 LQH43CN220C01-22 мГн-1812 4.5x3.2 3,5х3 0,1
Резистори Типорозміру 0805 2х1.2 3х1,5 0,001 Типорозміру 1206 2х1.2 3,5х1,8 0,0013 PV38Z-0,5-22 кОм±10% 9.53x4.95 Ø 1 1,13
Діоди BAV99 3x1.4 0,48х0,45 0,01 1N4148 4.2x2 0,0559 0,25 BZX-37-B3V0 3x1.4 0,48х0,45 0,01 10BQ100N 4.57x3.94 2,21х1,52 0,013 SMBJ39Q 4.57x3.94 2,26х2,16 0,093 30BQ060 7.11x6.22 3,15х1,52 0,24 3R4SC-B 5.9 Ø 0,5 0,1 3G4SC-B 5.9 Ø 0,5 0,1 3Y4SC-B 5.9 Ø 0,5 0,1
Транзистори IRF7503 3.05x3.05 0,66х0,36 0,3 IRF7307 3.05x3.05 0,66х0,36 0,3 BC847B 3x1.4 0,48х0,45 0,01
Роз’ємні з’єднання MICRO-FIT-2P 3.85x16.89 Ø 1,2 2 MICRO-FIT -8P 12.85x16.89 Ø 1,2 3,5 MICRO-FIT -20P 30.85x16.89 Ø 1,2 5 MICRO-FIT -10P 15.85x16.89 Ø 1,2 4,3 MICRO-FIT -6P 9.85x16.89 Ø 1,2 3 WH2-2 5.9x2 Ø 0,5 2 SMA-5010-94 7x6 1,5х1 7 SIM 91228.0001 31x25 0,8х1 1,22
Кварцовий резонатор SMU3-3,6768 МГц 10.1x4.8 5,5х2 0,8
Серед обранихкомпонентів наявні такі, що мають наступні діаметри виводів: 0,46мм (CD4052BCM);0,5 мм (3R4SC-B,3G4SC-B,3Y4SC-B,TLP627-4, MF-RX375,WH2-2); 0,559 мм (1N4148);1,2 мм (MICRO-FIT-2P,MICRO-FIT-6P, MICRO-FIT-8P, MICRO-FIT-10P, MICRO-FIT-20P); 1 мм (PV38Z).
Всі переліченірозміри мають однаковий порядок і близькі за значеннями, тому згрупуємо їх таоберемо єдиний розмір монтажного отвору для кожної з груп.
Отже, нехай монтажніотвори першої групи радіоелементів мають розмір D=0,6мм., другої — D=1,1мм, третьої — D=1,3мм.
При виробництві ДП для створення отворів використовується ряд стандартних розмірів свердел за СТ СЭВ 235 (1-1935).
/>Діаметр всіх монтажних отворів повиненбути більше мінімального, який розраховується за формулою:
/>,
де γ- відношення мінімального діаметру металізованого отвору до товщини плати (для3-го класу точності γ=0,33), h – товщина ДП.
/> мм.
Для всіхмонтажних отворів виконується нерівність/>.
Розрахуємо мінімальний діаметр контактноїплощадки навколо монтажного отвору для кожної з груп:
/>
де d — діаметр виводу елементів;
/> — верхнєграничне відхилення діаметра отвору;
/>-верхнє граничне відхилення діаметра контактної площадки;
/>-нижнє граничне відхилення діаметра контактної площадки.
Для першої групиотворів:
/>=0,9мм.
Для другої групиотворів:
/>=1,4мм.
Для третьої групи отворів:

         />=1,6мм.
Окремо для забезпеченняелектричного зв’язку передбачимо наскрізні (перехідні) металізовані отвори ушарі металізації діаметром d= 0,5 мм. та d= 1 мм.
4.3.4.2 Розрахунок друкованих провідників івідстаней між ними
Розрахуємономінальне значення ширини  провідника за формулою:
/>,
де />-мінімальне значення номінальної ширини провідника, />-нижнє відхилення ширини провідника.
Мінімальнезначення номінальної ширини провідника:
/>,
де ρ-питомийелектричний опір провідника (для міді/>),
/> — довжина провідника, м;
/>-максимальний струм в провідниках кіл живлення ДП;
/>-максимальний струм в інших колах ДП;
/>=35мкм- товщина фольги ДП;
/> напругаживлення в колах живлення ДП;
/> В- напруга живлення в інших колах ДП;
Номінальнезначення відстані між сусідніми елементами провідного рисунку, мм:
/>
де /> -мінімальна відстань між провідниками, />-верхнє відхилення ширини провідника.
Мінімальне значення номінальноїширини провідника становитиме:
1) Для кіл живлення:
/>мм.
2) Для інших кіл:
/>мм.
Номінальнезначення ширини провідника становитиме:
1) Для кіл живлення:
/>мм.
2) Для інших кіл:
/> мм.
Номінальнезначення відстані між сусідніми елементами провідного рисунку:
/> мм.
 
4.3.5Розрахунок маси
Розрахунокпроводимо за формулою:
/>,
де />-густина склотекстоліту, a,b, h– відповідно довжина, ширина та товщина ДП.
/> г.
Для розрахункумаси радіоелементів скористаємося даними таблиці 4.3.3
/>г.
Масу друкованоговузла розраховуємо за формулою:
/> г.4.4 Розрахунки, щопідтверджують працездатність виробу4.4.1  Розрахунок теплового режиму
Конструктивнорозроблений пристрій має вигляд алюмінієвого корпусу з жорстко закріпленоювсередині друкованою платою. Проведемо аналіз теплового режиму розробленогорадіоелектронного засобу (РЕЗ).
Бокові стінкипристрою мають отвори, тобто розроблений пристрій відноситься до РЕЗ уперфорованому корпусі.
Для проведення аналізувикористаємо спрощену теплову модель за. Друкована плата(шасі) з розташованими на ній компонентами має горизонтальну орієнтацію іжорстко закріплена у корпусі з двох боків (останні дві сторони сперті на стінкикорпусу). Таким чином конвективні потоки розвиваються тільки у верхньомунапрямку, у нижньому відсіку (під шасі) конвекція практично відсутня (рухпрошарків повітря затримується поверхнею шасі). При вертикальній орієнтаціїшасі висхідні та низхідні конвективні потоки розвиваються в обох відсіках. Черезвисоку щільність компонування, променистий теплообмін між компонентами ікорпусом РЕЗ пов’язаний лише з поверхнями, які безпосередньо зорієнтовані докорпусу. Теплова модель корпусу представлена на Рис.4.1.
Рис.4.1. Схематичне зображеннярозробленого РЕЗ (а), його теплова модель (б), теплова схема (в): 1 – корпус; 2– шасі; 3 – елементи; 4 – нагріта зона. На рисунку позначено:
Р– потужність, яка виділяється в нагрітійзоні;
RЗК– тепловий опір нагріта зона-корпус РЕЗ;
RК– тепловий опір стінки корпусу;
RКС– тепловий опір корпус-середовище;
tЗ– температура нагрітої зони;
tКВ– температура внутрішньої поверхні корпуса;
tКН– температура зовнішньої поверхні корпуса;
tС– температура середовища.
Обравшинайгірший випадок умов роботи пристрою, визначимо вихідні дані для терміналу:
· Термінал встановлений на транспортномузасобі під панеллю приладів:
· Максимальна температура середовища tс=55°С;
· Максимальна напруга живлення Uж=35В;
· Максимальний споживаний струм I=250мА;
· Матеріал корпусу – алюміній;
· Характер навколишнього середовища –повітря.
· Тиск повітря Н1= Н2= 0,1 МПа;
· Коефіцієнт заповнення КЗ= 0,6;
· Габаритні розміри корпуса дорівнюють135х70х30 мм.
Розраховуємо поверхню корпуса блокуза формулою:
 
Sк= 2∙[L1L2+L1+L2)L3]=2∙(0,135∙0,07+(0,135+0,07) 0,03)=0,031 м2
Визначаємо умовну поверхню нагрітоїзони за формулою:
 
Sз=2∙[L1L2+(L1+L2)L3Kз]=2∙(0,135∙0,07+(0,135+0,07) 0,03∙0,6)=0,026м2
Визначаємо питому потужність, якарозсіюється корпусом блоку за формулою:
 
qк= РЗ/SК,
де РЗ=Uж·I=1,32– максимальнапотужність, яку споживають всі елементи пристрою.
 
qк= (12·110·10-3)/ 0,031 = 42,31 Вт/м2
Визначаємо питому потужністьнагрітої зони за формулою:
 
qЗ= РЗ/SЗ = 1,32/0,026 = 50,21 Вт/м2
В загальному випадку перегрівкорпусу визначається залежністю:
υ1=0,1472∙qк-0,2962∙10-3qк2+0,3127∙10-6∙qк3,
де qк – питомапотужність корпусу приладу, Вт/м2
υ1=0,1472∙42,31-0,2962∙10-3∙42,312+0,3127∙10-6∙42,313=5,72°С
Перегрів нагрітої зони визначаєтьсяаналогічною залежністю

υ2=0,1390∙q3-0,1223∙10-3∙q32+0,0698∙10-6∙q33,
де q3 – питомапотужність нагрітої зони, Вт/м2
υ2=0,1390∙50,21-0,1223∙10-3∙50,212+0,0698∙10-6∙50,213=6,69°С
Змінаатмосферного тиску зовні корпусу впливає на перегрів корпусу приладу відноснотемператури навколишнього середовища, а в середині корпусу – на перегрівнагрітої зони відносно температури корпусу приладу. Виходячи з цього перегрівнагрітої зони в загальному випадку визначається як:
υз=υ1КН1+( υ2 — υ1) КН2·KП,
де перший доданок є перегрівкорпусу:
υк=υ1КН1,
коефіцієнт КН1визначається тиском повітря зовні приладу:
 
КН1=0,82+1/(0,925+4,6∙10-5∙Н1),
а коефіцієнт КН2залежить від тиску середовища у середині приладу та визначається за формулою:
 
КН2=0,80+1/(1,25+3,8∙10-6∙Н2),
де Н1 та Н2– атмосферний тиск, МПа, зовні та у середині приладу відповідно.
Виходячи з цього маємо:
КН1=0,82+1/(0,925+4,6∙10-5∙0,1)=1,9
КН2=0,80+1/(1,25+3,8∙10-6∙0,1)=1,6
 
KП– коефіцієнт, який враховує перфорацію корпусу:
 
KП=0,82·0,32·(Sотв/Sпп),
де Sотв – плаща отворівна вході блоку, Sпп – площа поперечного перерізу порожнього блоку.
 
KП=0,06
υк=5,721,9=10,87°С
υз=5,721,9+(6,69-5,72)∙1,6·0,06=10,96°С
По отриманим значенням визначаємоперегрів повітря у приладі:
υп=0,5∙(υк +υз),
де υз – перегрівнагрітої зони.
υп=0,5∙(10,87+10,96)=10,92°С
Визначаємо середню температуру повітряу приладі за формулою:
Tп=υп+tc,
де tc –температура оточуючого середовища;
Tп=10,92+55=65,92°С

Визначаємо температуру корпусуприладу за формулою:
Tк=υк+ tc
Tк=10,87+55=65,87°С
Визначаємо температуру нагрітоїзони за формулою
Tз=υз+ tc
Tз=10,96+55=65,96°С
Граничнодопустима температура для спроектованого пристрою визначається на основіаналізу гранично допустимих температур його елементів. В результаті аналізугранично допустимих температур всіх складових елементів обирається найменше значеннятемператури. Воно приймається за гранично допустиму температуру. Таким чиномсеред елементів, які входять до складу розробленого терміналу найнижчудопустиму температуру має GSM модуль, робочий діапазон температур якого складаємінус 30..+80°С. Визначена в результаті розрахунків температура нагрітої зони внайбільш екстремальних умовах теплового навантаження Tз
 
4.4.2Оцінка вібростійкості ДП
4.4.2.1. Розрахунок частоти власних коливань
Для оцінки вібростійкостідрукованої плати терміналу скористаємося методикою розрахунку для багатошаровихдрукованих плат (розроблена плата двостороння).
Сформуємо вихідні дані для розрахунківвласної частоти двосторонньої плати:
· Габаритні розміри:
a=0,128 м; b=0,065м; h=0,0015м;
· Матеріал основи плати – склотекстолітСФ1,5-35-30 з параметрами:
Е2=5,7·1010Н/м2, ρ2=2,67·103 кг/м3,ε2=0,24;
· Матеріал плакування – мідна фольга товщиноюh1=h3=35·10-6м з параметрами Е1=Е3=13,2·1010Н/м2; ρ1=ρ3=8,9·103 кг/м3;ε1=ε3=0,3;
· Маса ЕРЕ m=0,045 кг.
Розрахуємо величину ефективнихмодулів пружності:
/>(Н/м2);
/>(Н/м2)
Розрахуємо приведений коефіцієнтпоперечного стискання:
/>
/>
Розрахуємо відстань до нейтральноїзони з урахуванням симетричності структури:
/>

Визначимо значення приведеноїжорсткості з урахуванням />,h1=h3:
/>
Визначимо приведену щільністьплати:
/>
Визначимо приведене значення модуляпружності:
/>
/>,
де M — масса плати, m — маса ЕРЕ.
По таблиці 2.3 [27] знаходимозначення С=127,6
Поправочний коефіцієнт на матеріал:
/>
Розраховуємо власну частотуколивань плати:
/> 
 
4.4.2.2 Розрахунок вібростійкості
Перевіримо умову віброміцностірозробленої друкованої плати:
Вихідні умови для розрахунків:
· Діапазон частот вібрацій за ГОСТ16019-78 (рухома/автомобільна РЕА): Δf=(10-70) Гц;
· Коефіцієнт віброперевантаження: Пп=4;
· Час випробувань: Т=45 хв=2700 с;
· Габаритні розміри:
o a=0,128 м; b=0,065м; h=0,0015 м.
· Частота власних коливань плати: />;
· Межа пружності для склотекстоліту: />;
· Логарифмічний декремент загасання: />;
· Запас міцності: n=10,4.
Розрахуємо коефіцієнтидинамічності, при цьому використаємо в якості збуджуючих частот частоту власнихколивань плати />,нижнє та верхнє значення частоти за ГОСТ 16019-78.
/> 
/> 
/> 
Припустимі напруги при відповідних частотахколивань (власних коливань, нижня, верхня) визначимо з наступного виразу,оскільки Tf
/>
/>
/> 
/> 
/> 
Вигинаючий момент вцентрі плати у режимі вібраційних коливань:
/>,де М – маса встановлених на платі ЕРЕ, кг; g – прискорення вільногопадіння, /> -коефіцієнт вібраційного перевантаження; />.
/>
/>
/>
Розрахунковінапруги в центрі плати визначимо наступним чином (умова віброміцності плати):
/>
/>
/>
/>

Таким чином, на всіхтрьох частотах розраховані напруги менші за припустимі: />;/>4.4.3. Розрахунок надійності
4.4.3.1. Розрахунок надійності по раптовихексплуатаційних відмовах
Надійність зараптовими відмовами характеризують такими показниками, як інтенсивність відмов,середня наробка до відмови, ймовірність безвідмовної роботи.
Проведеморозрахунок надійності, з огляду на зовнішні впливи та вплив теплових іелектричних навантажень. Для цього скористаємося формулою для ймовірностібезвідмовної роботи [1].
/>
де λj=αj∙λ0j,kλ=kλ1∙kλ2 kλ3,λj — інтенсивність відмов елементівj-ї рівнонадійноїгрупи при експлуатації в заданих умовах; λ0j — інтенсивністьвідмов елементівj-ї рівнонадійної групи при експлуатації в номінальномурежимі; αj-поправочний коефіцієнт інтенсивності відмов j-їгрупи, який враховує вплив температури навколишнього середовища та електричненавантаження елемента; t — час безвідмовної роботи;m — кількістьрівнонадійних груп;NJ — кількість елементівj-їгрупи; kλ — поправочний коефіцієнт, який враховує умовиексплуатації РЕА:
kλ1 — вплив механічних факторів; kλ2 — вплив кліматичнихфакторів; kλ3 — умови роботи при зниженому атмосферномутиску.
Сформуємовихідні дані для розрахунку коефіцієнта kλ:
· пристрій працює в стаціонарних умовахексплуатації;
· вологість повітря становить 80%;
· висота над рівнем моря до 1 км.
Таким умовамвідповідають значення:
kλ1=1,07;
kλ2=1,5;
kλ3=1,0.
Звідси знаходимокоефіцієнт kλ = 1,605 [19].
Розрахуємокоефіцієнт λj та середній час напрацювання на відмову за відповіднимиформулами
λj=λ0jkн
/>
Вихідні дані тарезультати розрахунків згруповані в таблиці 4.3.
Таблиця 4.3. – Характеристики надійності пораптових експлуатаційних відмовахРівнонадійні групи
N α
λ0, 10-6, годин
λ, 10-6, годин
N∙λ, 10-6, годин МК 1 0,7 0,2 0,14 0,14 Підсилювачі 10 0,7 0,15 0,105 1,05 Резистори 84 0,6 0,1 0,06 5,04 Конденсатори 43 0,8 0,1 0,08 3,44 Діоди 33 0,85 0,1 0,085 2,805 Кварцевий резонатор 1 1 0,2 0,2 0,2 Плата друкована 1 1 0,01 0,01 0,01 Роз’єми 13 1 0,06 0,06 0,78 Паяні з’єднання 610 1 0,0005 0,0005 0,305 ∑ 13,77
Ймовірністьбезвідмовної роботи становить:

 
PС(10000)=exp(-1,605·10000·13,77·10-6)=0,978.
Середній часнапрацювання на відмову становить:
 
Тсер=1/(1,605·13,77·10-6)=45247≈45200годин.
4.4.3.2  Розрахунокнадійності по відмовам на зносостійкість
Для розрахункуСНВ відмов на зносостійкість та старіння (ЗСВ) використаємо вираз:
/>
де ti– напрацюванняi-го пристрою з урахуванням тільки ЗСВ; N0 — кількість пристроїв.
Також розрахуємогамма-процентний ресурс:
/>
де Zдоп — аргумент інтеграла ймовірностей для часу безвідмовної роботи по відмовамна зносостійкість та старінню γ=0,98; σі — середньоквадратичне відхилення напрацювання на відмову від свого середньогозначення,
/>
Результати розрахунків приведені втаблиці 4.4.

Таблиця4.4. – Характеристики надійності по відмовам назносостійкістьРівнонадійні групи
N
ti, годин
Тсрі, годин
(ti-Тсрі)2 МК 1 30000 29916,7 6944,44 Підсилювачі 10 30000 29916,7 69444,4 Резистори 84 30000 29916,7 583332,96 Конденсатори 43 30000 29916,7 298610,92 Діоди 33 30000 29916,7 229166,52 Кварц. резонатор 1 30000 29916,7 6944,44 ∑ 172 1194443,68
/>
Zдоп= -2,04;
Величинагамма-процентногоресурсу становить:
 
Трγ= -2,04·83,57+29 916,7 = 29746≈30000 годин.
4.4.3.3 Розрахунок відновлюваності
Для розрахункувідновлюваності використаємо вираз:
/>
деТвj — середній час відновлення елементів j-ої рівнонадійної групи;λj — інтенсивність відмов елементівj-ї групи; m — кількість рівнонадійних груп.
Складемотаблицю 4.5. вихідних даних характеристик відновлюваності.

Таблиця4.5. – Характеристики відновлюваностіРівнонадійні групи
N
λ, 10-6, 1/год.
Тв, годин МК 1 0,2 1,5 Підсилювачі 10 0,15 1,5 Резистори 84 0,1 1,3 Конденсатори 43 0,1 1,7 Діоди 33 0,1 1,5 Кварц. резонатор 1 0,2 0,8 Плата друкована 1 - - Роз’єми 13 0,06 1,1 ∑ 0,91
Середній часвідновлення становить: Тв=1,34 години.
4.4.3.4 Комплексна оцінка надійності
В якостікомплексного показника надійності використаємо коефіцієнт готовності:
/>
де Т0 — середній час напрацювання на відмову. У випадку зміни надійності заекспонентою Т0=Тсер, таким чином коефіцієнтготовності матиме величину:
kг= 45247/(45247 +1,34) = 0,99997, отже, вимоги ТЗ виконуються.

/>5. Технологічна підготовка виробництва пристою
 />5.1 Аналіз технологічності пристрою
 
Аналізтехнологічності конструкції будемо проводити за методикою, описаною в [20].На основі складального креслення виробу, креслень складальних одиниць, специфікаціїта переліку елементів складемо таблицю (табл.5.1), в яку занесемо всівикористані вихідні дані.
Таблиця5.1№ Вихідні дані Умовне позначення Кількість 1. Кількість монтажних з¢єднань, що виконуються автоматизованим способом
/> 420 2. Загальна кількість монтажних з¢єднань
/> 463 3. Кількість мікросхем і мікрозбірок (кількість елементів в мс)
/>
13(107) 4. Загальна кількість ЕРЕ у виробі
/> 183 5. Кількість ЕРЕ, підготовка і монтаж яких ведеться механізованим способом
/> 166 6. Кількість типів ЕРЕ
/> 8 7. Кількість типів оригінальних ЕРЕ
/>
На основі приведених у табл. 5.1вихідних даних вирахуємо відносні часткові показники технологічності.
1. Коефіцієнт використання мікросхем тамікро збірок:
/>
2. Коефіцієнт автоматизації і механізаціїмонтажу виробу:

/>
3. Коефіцієнт автоматизації і механізаціїпідготовки ЕРЕ до монтажу:
/>
4. Коефіцієнт повторюваності ЕРЕ:
/>
5. Коефіцієнт застосовуваності ЕРЕ:
/>
Складемо таблицю(табл.5.2), в яку занесемо дані часткових показників, і коефіцієнти, що показуютьвплив кожного з цих показників (коефіцієнти вагової значимості)
Таблиця5.2Часткові показники
Значення показника />
Ваговий коефіцієнт />
Величина />
/> 1 1 1
/> 0,9 1 0,9
/> 0,91 0,75 0,683
/> 0,956 0,5 0,478
/> 1 0,3 0,3

На основі данихтабл. 5.2 проведемо розрахунок комплексного показника технологічності заформулою:
/>
Визначимочислове значення базового комплексного показника технологічності КБ:
 
КБ=КА·КСП·КТУ·КОП·КОТ·КПР,
де:
КА– комплексний показник технологічності для виробу — аналогу;
КСП–коефіцієнт складності (технічної досконалості) нового виробу у порівнянні звиробом-аналогом;
КТУ–коефіцієнт, що враховує зміну технічного рівня основного виробництвазаводу-виробника нового виробу у порівнянні з заводом виробником виробу-аналогу;
КОП,КОТ – коефіцієнти, що враховуютьзастосування рівня організації виробництва до праці заводу виробникавиробу-аналогу;
КПР–враховує зміну типу виробництва.
Відповідно з рекомендаціямиприведеними в [21], приймаємо:
/>;
/>;
/>;
Звідки:
КБ=/>·/>·1≈1;

Коли відомокомплексний базовий показник технологічності />,оцінка рівня технологічності розроблюваного виробу виражається відношенням досягнутогопоказника />добазового />:
/>≈1
Таким чином, />, тобто рівеньтехнологічності розробленого пристрою відповідає вимогам./>5.2 Обґрунтуваннятехнологічної схеми збірки
Вихідними данимидля розрахунку параметрів і організації дільниці складально-монтажноговиробництва являються: номенклатура виробів, річна програма випуску виробів,технологічний процес складання виробу, трудоємність операцій складання.
Розрахунок такту потокової лініївизначимо за формулою:
/>
де TФ – Фондробочого часу за плановий період (рік);
Nріч– планова норма випуску на рік, з врахуванням браку, шт.
Nріч= 2000 шт. 
Розрахунок фонду робочого часу заплановий період(рік) визначимо за формулою:
 
TФ=(365 — Tвих)·Tзм·К
Де Tвих = 105 –кількість неробочих днів;
Tзм= 480 – тривалість зміни, хв.;
К= 0,95 – поправочний коефіцієнт.
 
TФ=(365 — 105)·480·0,95=1,187·105хв.
Отже, такт потокової лінії:
/>хв./шт.
Обрахуємотрудоємність виготовлення виробу по операціях – для цього скористуємось нормамичасу на складально-монтажну операцію і занесемо їх до таблиці 5.3
Таблиця5.3Назва роботи Норма часу, хв. Кількість дій, шт. Загальний час, хв. Інсталяція акумулятора 0,7 3 2,1 Монтаж плати в корпус 0,5 1 0,5 Встановлення верхньої кришки 0,1 1 0,1 Встановлення передньої панелі корпусу 0,5 4 2 Встановлення задньої панелі корпусу 0,5 4 2 Маркування 0,1 1 0,1
Загальний час (Тзаг), хв. 6,8
Кількість робочихмісць розрахуємо за формулою:
 
N=Тзаг/τ
N=6,8/93,6=0,073
Дляскладання даного виробу доцільно залучати одного робітника.
Яквидно, такт потокової лінії виходить багато більший, ніж середній час виконанняпевної операції одним робітником, тобто є можливість збільшувати обсягивиробництва.

6. Економічна частина
 6.1 Аналіз ринку
Прийняттярішення про розробку та освоєння виробництва нового виробу повинно починатись заналізу ринкової ситуації. Дослідження ринку товарів є самостійною, складноюзадачею, тому під час виконання економічної частини дипломного проектурозглянемо лише окремі питання цієї проблеми.
Приведемо стислухарактеристику розробленого GSM/GPS/GPRS мобільного терміналу охоронної системидля автомобіля та визначимо його основні функціональні характеристики.
Призначення
Розробленийпристрій – мобільний термінал охоронної системи для автомобіля – відноситься доапаратури спеціального призначення і характеризується рядом підвищених вимогщодо надійності, працездатності та захисту від несанкціонованого доступу.
Цільовеаудиторія
Подібніпристрої, за специфіки їх використання, не потребують масштабних рекламнихзаходів щодо їх популяризації. Цільовою аудиторію для пропозиції аналогічнихпристроїв є управлінський (керівний) персонал підприємств, охоронні структурита організації, які пропонують логістичні та охоронні послуги, або будь-якіінші підприємства та організації, які бажають підвищити рівень безпеки власногорухомого транспорту та вантажних перевезень.
Інформаційнезабезпечення
Враховуючиспецифіку роботи такої апаратури, найзручнішими джерелами інформації про неїможуть слугувати спеціалізовані каталоги (періодичні галузеві видання) тамережа Internet (сайти фірми-виробника).
Ринокзбуту
Розробленийвиріб призначений для реалізації на ринку України та ринках країн СНД. Обсягвиробництва складає приблизно 2000 примірників на рік, та може варіюватися вневеликих межах.
Обслуговування
Післяпродажне тагарантійне обслуговування проводиться фірмою-виробником за умовами«Гарантійного та післягарантійного обслуговування».
Метарозробки
Метою розробкитерміналу було забезпечення його максимальної функціональності та унікальностіна ринку для зменшення впливу конкуренції. Як один із головних показниківконтролювалась невисока вартість, як всієї системи взагалі, так і мобільноготерміналу зокрема.
Особливостіпристрою
Важливою особливістюрозроблюваного терміналу є надання споживчій аудиторії явних економічнихпереваги над конкурентами та простоти у розрахунку економічного ефекту відвведення згаданої вище охоронної системи в дію. До таких переваг можна віднестивідсутність абонентської плати за користування транзитним сервером(практикується в багатьох існуючих системах) та свободу вибору операторазв’язку. Таким чином, при купівлі системи покупець здійснює разовий платіж ісамостійно відповідно до сформованих вимог до каналу зв’язку обирає провайдера.
Проведеморозрахунок рівня якості і конкурентоздатності розробленого мобільногоGSM/GPS/GPRS терміналу.
Таблиця5.1 – Характеристики мобільного терміналу охоронної системи для автомобіля тавиробів-аналогів№ в розрахунках 1 2 3
4 5 6 7 8 Модель SHS-RICS ИТЕК-БН 3.0 МТ-МТ
Мобільний
термінал Гелікс 2 PINSyS Trim Track
SCAR
navi
Кількість каналів
GPS 8 12 32
50 8 50 8 12 GPS чутливість, dBm -130 -142 -159 -142 -138 -160 -138 -142 Автономність, год - - 48
24 10 - 600 33 Габарити, мм
145´104
´35
60´75
´50
482´
133´360
135´80´30 95´180´45
240´128
´80
144´118
´30
230´160
´47
Технічніхарактеристики мобільного терміналу та виробів-аналогів наведені в таблиці 5.1.6.2 Оцінка рівня якостівиробу
Оцінкарівня якості приладу проводиться з метою порівняльного аналізу визначеннянайбільш ефективного в технічному відношенні варіанта інженерного рішення. Такаоцінка проводиться на стадіях створення нової і модернізації діючої техніки,при впровадженні її в виробництво, в процесі проведення функціональновартісного аналізу тощо.
На різних етапахоцінка рівня якості виробу має свої особливості. На стадії створення нових абомодернізації діючих виробів (при проведенні функціонально-вартісного аналізу)коли по варіантах, що підлягають розгляду недостатньо інформації щодокількісної характеристики властивостей виробу узагальнюючи показник рівняякості – коефіцієнт технічного рівня (/>) розраховується для кожноговаріанту інженерного рішення за формулою:
/>(1)

де />, – коефіцієнтвагомості і-го параметра якості j-гo варіанта в сукупностіприйнятих для розгляду параметрів якості; /> – оцінка і-го параметраякості j-гo варіанта виробу в балах; п – кількість параметріввиробу, які прийняті для оцінки.
Кращимваріантом інженерного рішення виробу з прийнятих до розгляду є варіант, якомувідповідає найбільше значення коефіцієнта технічного рівня
/>(2)
де /> – кількістьваріантів інженерних рішень, які були прийняті для порівняльної оцінки.
Принаявності кількісної характеристики виробу коефіцієнт технічного рівня можнавизначити за формулою:
/>                                                                                    (3)
де /> – відносний(одиничний) і-й показник якості.
Обираємо іобґрунтовуємо систему параметрів, по яких будуть порівнюватись новий та базовийвироби. Відносні (одиничні) показники якості по будь-якому параметру q,, так яквони находяться в лінійній залежності від якості, (формула 8.3) визначаємо заформулами:
/>                                                                                      (4)
або
/>                                                                                      (5)

де /> - числовізначення і-го параметру нового і базового виробів відповідно.
Формула 4використовується при розрахунку відносних показників якості коли збільшеннявеличини параметра веде до покращення якості виробу (наприклад продуктивністьвиробу) і формула 5 – коли зі збільшенням величини параметра якість виробупогіршується (наприклад, маса, споживча потужність).
Значеннявідносного показника якості повинно бути більше одиниці — при покращенні і-гопоказника і менше одиниці – при його погіршенні.
Порівняльнахарактеристика параметрів нового і базового виробів наведена в табл. 5.2.
 
Таблиця5.2 Характеристика параметрів нового і базового виробів№ Назва параметра Абсолютне значення параметру Показн. якості
Базовий
(Гелікс 2)
Новий
(Мобільний термінал)
/> 1
Кількість каналів
GPS 8
50 1,8 2 GPS чутливість, dBm -138 -142 1,03 3 Автономність, год 10
24 2,4 4 Габарити, мм 95´180´45
135´80´30 0,42
/>Визначеннякоефіцієнтів вагомості параметрів
Вагомістькожного параметра в загальній кількості розгляданих при оціни параметрів визначаєтьсяметодом попарного порівняння. Оцінку проводить експертна комісія, кількістьчленів якої повинна дорівнювати непарному числу (не менше 7 чол.). Експертиповинні бути фахівцями у даній предметній галузі.
Визначеннякоефіцієнтів вагомості передбачає: визначення ступеня важливості параметрівшляхом присвоєння їм різних рангів; перевірку придатності експертних оцінок дляподальшого використання; виявлення і оцінку попарного пріоритету параметрів;обробку результатів і визначення коефіцієнтів вагомості (/>).
Після детальногообговорення та аналізу кожний експерт оцінює ступінь важливості параметрівшляхом присвоєння їм рангів. Результати експертного рангування даються в табл. 5.3.
 
Таблиця 5.3. — Результати ранжування параметрів Назва параметра Ранг параметра за оцінкою експерта
Сума рангів, />
Відхилення, />
/> 1 2 3 4 5 6 7 Х1
Кількість каналів
GPS 3 3 4 3 3 3 3 22 4,5 20,25 Х2 GPS чутливість, dBm 4 4 3 4 4 4 4 27 9,5 90,25 Х3 Автономність, год 2 2 1 2 1 2 2 12 -5,5 30,25 Х4 Габарити, мм 1 1 2 1 2 1 1 9 -8,5 72,25 10 10 10 10 10 10 10 70 213
Перед подальшоюобробкою перевіряємо суму рангів по кожному стовпцю (ранг параметра за оцінкоюексперта 1 — 7), яка має дорівнювати />, де n – кількість оцінюванихпараметрів.
Визначенняможливості використання результатів ранжування проводимо на підставі розрахункукоефіцієнта конкордації (узгодження) експертних оцінок. Для цього:
а) визначаємосуму рангів кожного показника (по рядках):
/>                                          (6)
де /> - ранг і-того параметравизначений 1-м експертом; /> – число експертів.
Проводимо перевірку загальної сумирангів, яка повинна дорівнювати

/>                                      (7)
б) обчислюємо середню суму рангів (T)за формулою:
/>                                               (8)
в) визначаємо відхилення сумирангів кожного параметру (/>) від середньо суми рангів (/>) (таблиця2.2):
/>                                       (9)
сума відхиленьза всіма параметрами дорівнює 0, що свідчить про те, що розрахунки проведенівище виконані правильно;
г) обчислюємоквадрат відхилень за кожним параметром (/>) та загальну суму квадратів відхилень(таблиця 2.2):
/>                                          (10)
д) визначаємокоефіцієнт узгодженості (конкордації) за даними
таблиці 2.2:
/>                           (11)
Розрахунковезначення коефіцієнт узгодженості більше нормативного. Для радіотехнічнихвиробів />,тому визначені дані заслуговують на довір'я і придатні до використання.
Користуючисьотриманими від кожного експерта результатами ранжування параметрів, проводимопопарне порівняння всіх параметрів і результати заносимо в таблицю 5.4.
Таблиця5.4 – Результати попарного порівняння параметрівПараметри Експерти Підсумкова оцінка
Числове значення коефіцієнтів переваги (/>) 1 2 3 4 5 6 7
X1 і Х2
Х1 і Х3
Х1 і Х4

>
>

>
>
>
>
>

>
>

>
>

>
>

>
>

>
>
0,5
1,5
1,5
Х2 і Х3
Х2 і Х4
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
1,5
1,5 Х3 і Х4 >  >      >  >  1,5
Найбільшшироковикористовуються наступні значення коефіцієнтів переваги (/>):
/>
де хii  хj.- параметри, які порівнюються між собою.
На основічислових даних /> (Таблиця5.4) складаємо квадратну матрицю /> (Таблиця5.5).
Таблиця 5.5 –Коефіцієнти вагомості параметрів
Хі
Параметри Хі Перша ітерація Друга ітерація Третя ітерація Х1 Х2 Х3 Х4
/>
/>
/>
/>
/>
/> Х1 1,0 0,5 1,5 1,5 4,5 0,281 16,25 0,275 59,125 0,274 Х2 1,5 1,0 1,5 1,5 5,5 0,344 21,25 0,36 77,875 0,361 Х3 0,5 0,5 1,0 1,5 3,5 0,219 12,25 0,208 44,875 0,208 Х4 0,5 0,5 0,5 1,0 2,5 0,156 9,25 0,157 34,125 0,158 Всього 16 1,0 59 1,0 216 1
Розрахунок вагомості кожногопараметра φі, проводиться за наступними формулами:
/>;                               (12)
/>,                              (13)
де /> – вагомість і-гопараметра за результатами оцінок всіх експертів визначається як сума значенькоефіцієнтів переваги (/>) даних усіма експертами по і-мупараметру.
Відносні оцінкивагомості (/>)розраховуємо декілька раз, доки наступне значення буде незначно відхилятися відпопереднього (менше 5%). На другій ітерації значення коефіцієнта вагомості (/>) розраховуємотак:
/>                                                                                          (14)
де /> визначаємо так:
/>              (15)
Результатирозрахунків занесено в таблицю 2.4.
Відносну оцінку,яку отримали на останній ітерації розрахунків, приймаємо за коефіцієнтвагомості (/>)і-го параметру.
Визначимо заотриманими значеннями коефіцієнта вагомості />; та відносного показника якості q( коефіцієнт технічного рівня) за формулою (3):
/>6.3 Розрахунок собівартостівиробу
Проведеморозрахунок собівартості спроектованого виробу. Розрахунок собівартостіпередбачає складання калькуляції відповідно до встановленого в галузі перелікустатей витрат.
/>Калькуляція собівартості
Калькуляціюсобівартості складаємо згідно з «Типовим положенням планування, обліку ікалькулювання собівартості (робіт, послуг) у промисловості» Будемовраховувати калькуляції, які найчастіше використовуються на підприємствахприладобудівних галузей виробництва.
/>/>Сировината матеріали
Витратина придбання матеріалів обчислюємо на підставі норм їх витрачання цін зурахуванням транспортно-заготівельних витрат.
/>                                                                       (16)
це /> – норма витраті-го матеріалу на одиницю продукції, грн.; /> – ціна одиниці і-гоматеріалу, грн.; /> – коефіцієнт, який враховуєтранспортно-заготівельні витрати (/>)
Розрахунки зводимо у табл. 5.6.

Таблиця5.6 — Витрати на матеріалиМатеріал Стандарт або марка Одиниця виміру Норма витрат на виріб Ціна одиниці, грн. Сума, грн. 1.Паста паяльна 623602W-38 0,5 кг 0,01 622 6,22 2.Захисне покритття Dynamask 0,5 кг 0,003 318 0,95 4.Припій Sn60/Pb30 Multicore Solders 0,5 кг 0,015 185 2,78 Разом 9,95 Разом невраховані матеріали, 10 % 0,96 Транспортно-заготівельні витрати, 5 % 0,5 Всього 11,41
Отже, витрати наматеріали /> складають11,41 грн.
/>/>Покупнікомплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характерусторонніх підприємств та організацій
Цінина покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, тощо визначені за прайс-листамиз сайтів фірм-постачальників:
· http://imrad.kiev.ua ООО «Имрад»;
· http://radiodetali.com.ua ООО «ДЛС-Радиодетали»;
· http://www.radioman.com.ua «Радиоман»;
· www.megaprom.kiev.uaКомпания «Мегапром»
Таблиця5.7 Витрати на покупні вироби та напівфабрикатиВироби, напівфабрикати Стандарт або марка Кількість Сума, грн. 1. Друкована плата двостороння 1 27 2. Корпус MT-MT GPRS 1 12 3. Конденсатор SMD 43 1,7 4. Запобіжник MF-RX375 1 0,27 5. Мікросхема 11 923 6. Індуктивність SMD 2 0,5 7. Резистор SMD 84 0,84 8. Діод SMD 27 2,25 9. Транзистор SMD 4 1,6 10. Роз’єм 13 4 11. Кварц SMD 1 0,9 12. Антена GPS/GSM 1 270 13. Акумулятор 1 17 14. Наклейка Логотип 1 0,19 Разом 1261,25 Транспортно-заготівельні витрати, 10% 126,13
Всього 1387,38
/>/> 
Основназаробітна плата
Витратиза цією статтею розраховуємо по кожному виду робіт (операцій залежно від нормичасу (нормативної трудомісткості) та погодинної тарифної ставки робітників:
/>                                                                                (17)
де /> – погодиннатарифна ставка для і-го виду робіт (операцій), гри.; /> – норма часу для і-говиду робіт (операцій), н. годин.
Перелік робіт(операцій) відповідає технологічному процесу виробництва виробу. Норми часу длямонтажних робіт визначаються типовими нормами часу на монтажні роботи табл. 5.8.
 
Таблиця 5.8 — Основна заробітна плата
Найменування робіт
(операцій) Середня часова тарифна ставка, грн. К-ть, шт. Норма часу, годин Сума, грн. 1. Підготовка друкованої плати 15 1 0,0083 0,1245 2. Нанесення паяльної пасти 15 1 0,0083 0,1245 3. Встановлення SMD/BGA ЕРЕ на плату 17 172 0,083 1,411 4. Пайка в конвекційній печі 17 1 0,05 0,85 5. Видалення забруднень в УЗВ ванні 15 1 0,033 0,495 6. Встановлення вивідних ЕРЕ на плату 15 14 0,017 0,255 7. Ручний монтаж ЕРЕ (пайка) 17 14 0,1 1,7 8. Завантаження ПЗ МП 15 2 0,23 3,45 9. Монтаж плати у корпус 15 1 0,067 1,005 10. Кліматичні випробовування 17 1 0,05 0,85 11. Вихідний контроль 20 1 0,067 1,34 12. Складання виробу в тару 12 1 0,017 0,204 Разом 11,81 Інші невраховані роботи, 25% 2,95 Всього 14,76
Згідно розрахунку основна заробітнаплата /> становить14,76 грн.
/>/>Додатковазаробітна плата
Витрати за цією статтеювизначаються у відсотках до основної заробітної плати:
/>                                                    (18)
де /> – коефіцієнт, який враховуєдодаткову заробітну плату.
/>/>Відрахуванняна соціальні заходи
За діючиминормативами відрахування на соціальне страхування складає 1,5%, до пенсійногофонду 33,2%, до фонду зайнятості 1,3% від суми основної та додатковоїзаробітної плати, 1% до фонду страхування від нещасних випадків на виробництві.Тоді відрахування на соціальні заходи складуть:
/>                          

де /> – коефіцієнт, що враховуєвідрахування на соціальні заходи.
/>/>Загальновиробничівитрати
Враховуючи, щособівартість виробу визначається на ранніх стадіях його проектування в умовахобмеженої інформації щодо технології виробництва та витрат на його підготовку узагальновиробничі витрати включаються, крім власне цих витрат, витрати на:освоєння основного виробництва; відшкодування зносу спеціальних інструментів іпристроїв цільового призначення; утримання та експлуатацію устаткування. Прицьому загальновиробничі витрати визначаються у відсотках до основної заробітноїплати. При такому комплексному склад загальновиробничих витрат їх нормативдосягає 100–200%. Приймемо норму загальновиробничих витрат />. Тоді маємо:
/>                                                        (19)
/>/> 
Адміністративнівитрати
Ці витративідносяться на собівартість виробу пропорційно основній заробітній платі і наприладобудівних підприємствах вони становлять 100 – 200 %. Приймемо нормузагальногосподарських витрат />. Тоді маємо:
/>                                                      (20)
/>/> 
Витратина збут
Витрати за цієюстаттею визначаються у відсотках до виробничої собівартості (звичайно 2,5–5%).Візьмемо норму позавиробничих витрат />. Тоді маємо:

/>          (21)
Сума за усіма наведеними вищестаттями калькуляції є повною собівартістю продукції.
Результати виконаних розрахунківзводимо до таблиці 5.9.
 
Таблиця 5.9 Калькуляція собівартості виробу№ Статті витрат Сума, грн. Питома вага, % 1 Матеріали 11,41 2 Покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характеру сторонніх підприємств та організацій 1387,38 3 Основна заробітна плата 14,76 4 Додаткова заробітна плата 5,9 5 Відрахування на соціальне страхування 7,64 6 Загальновиробничі витрати 29,52
Виробнича собівартість
1456,61 7 Адміністративні витрати 22,14 8 Витрати на збут 41,62
Повна собівартість
1520,37 100
Згідно з проведеними розрахункамиповна собівартість розробленого пристрою становить 1520,37грн./>/>/>6.4 Визначення ціни виробу
Для визначенняціни виробу на стадії проектування застосуємо метод лімітних цін. При цьомувизначається нижня та верхня межа ціни.
/>Нижнямежа ціни
Нижня межа ціни(/>) захищаєінтереси виробника продукції і передбачає що ціна повинна покрити витративиробника, пов'язані з виробництвом та реалізацією продукції, і забезпечитирівень рентабельності не нижчий за той, що має підприємство при виробництві вжеосвоєної продукції.
/>      (22)
/>                                                                   (23)
де /> – оптова цінапідприємства, грн.; /> – повна собівартість виробу,грн.; /> -нормативний рівень рентабельності, % (/>); /> – податок на додану вартість, % (/>); Тоді маємо:
/>                                                    
/>                                                  
/> 
Верхня межа ціни
Верхня межа ціни(/>) захищаєінтереси споживача і визначається тією ціною, яку споживач готовий сплатити запродукцію з кращою споживчою якістю.
/>                                                 (24)
де /> – ціна базового виробу, грн.; /> – рівеньякості нового виробу відносно базового (порахований за формулою 3).
/>Договірнаціна
Договірну ціну (/>) встановлюємо задомовленістю між виробником споживачем в інтервалі між нижньою та верхньоюлімітними цінами.

/>   
В нашому випадку: />. Приймаємо договірнуціну нового виробу />/>/>6.5 Визначення мінімальногообсягу виробництва продукції
Собівартість річного випускупродукції:
/>                                                            (25)
де /> - повнасобівартість одиниці продукції, грн; /> - відповідно умовно-змінні таумовно-постійні витрати у склад собівартості одиниці продукції (/>); /> - розрахунковавиробнича потужність підприємства з випуску продукції шт/рік (/>шт/рік); /> - річний обсяг випускупродукції, шт/рік (/>шт/рік).
Тоді маємо:
/>                            
Вартість річного випуску продукції:
/>                                                (26)
Визначимо приякому обсязі продукції (/>) виторг від реалізації продукціїта ї собівартість співпадають (прибуток дорівнює 0), що відповідає беззбитковостівиробництва:

/>        (27)
Визначимо при якому обсязіпродукції (/>)буде досягнуто запланований рівень рентабельності:
/>          (28)
Річний прибутокпри досягненні запланованого рівня рентабельності складе:
/>                   (29)
Будуємо графік(рис. 1), за допомогою якого визначаємо обсяги виробництва при яких відповіднобуде беззбитковість виробництва або досягнуто запланований рівеньрентабельності.
/>
Рис. 5.1. Визначення мінімального обсягувиробництва
Будуємо графік(рис. 5.1), за допомогою якого визначаємо обсяги виробництва при якихвідповідно буде беззбитковість виробництва або досягнуто запланований рівеньрентабельності.

Висновок
В розділі булаприведена стисла характеристика розробленого GSM/GPS/GPRS мобільного терміналуохоронної системи для автомобіля; були визначені його основні функціональніхарактеристики; дана оцінка якості та конкурентноздатності; проведені аналізринку збуту та розрахунки собівартості ціни виробу. Договірна ціна нарозроблений виріб була встановлена вищою за базову і склала 4960 грн. заодиницю продукції. Мінімальний обсяг виробництва, при якому виробництво будебеззбитковим становить 351 виріб. При досягненні запланованого рівнярентабельності річний прибуток очікується у розмірі />грн.

7. Охорона праці
Метою даногорозділу дипломного проекту є виявлення небезпечних та шкідливих виробничихчинників, які мають місце при розробці, виготовленні та експлуатації мобільноготерміналу охоронної системи для автомобіля. Необхідно перевірити чивідповідають ці фактори вимогам санітарних норм і якщо ні, то передбачитизаходи по зменшенню або повному усуненню їх впливу на робочий персонал таоточуюче середовище. Основну увагу у розділі приділено питанням електробезпеки,негативному впливу шкідливих речовин при проведенні процесу пайки та поліпшеннюумов праці у робочому приміщенні, в якому виконувалася дана розробка, а такожзабезпеченню необхідного рівня пожежної безпеки.7.1 Наявність небезпечнихта шкідливих виробничих факторів в робочій зоні
До основнихшкідливих та небезпечних факторів, що впливають на людей, зайнятих навиробництві радіоелектронної апаратури (РЕА), можна віднести:
· Недостатня освітленість робочої зони(умови освітленості виробничих приміщень повинні задовольняти нормам,зазначеним в ДБН В 2-5-28-2006);
· Підвищені рівні електромагнітнихвипромінювань (рівні випромінювань і полів повинні відповідати ГОСТ 12.1.006-84та ДСНіП №239);
· Небезпека ураження електричним струмом;
· Невідповідність параметрів мікрокліматуробочої зони санітарним
нормам(величини показників мікроклімату у виробничих приміщеннях повинні відповідатинормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і
ДСН3.3.6.042-99);
· Наявність у повітрі робочої зонишкідливих речовин різного характеру впливу в концентраціях, що перевищуютьгранично допустимі (гранично допустима концентрація (ГДК) шкідливих речовин уповітрі робочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88і ГОСТ 12.1.007-80);
· Підвищений рівень шуму на робочому місці(припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку іеквівалентні рівні звуку на робочих місцях варто приймати відповідно досанітарних норм припустимих рівнів шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99);
· Підвищена напруженість електричного поляпромислової частоти на робочому місці (напруженість електричних полівпромислової частоти на робочих місцях повинна відповідати нормам, зазначеним уГОСТ 12.1.002-88);
· Вплив шкідливих факторів впливумоніторів ПК (згідно з ДСанПіН 3.3.2.007-98);
· Психофізіологічні перевантаження.7.2 Електробезпека
Згідно ОНТП24-86і ДНАОП 0.00-1.21-98 приміщення по рівню небезпеки ураження людей електричним струмомможна віднести до приміщень без підвищеної небезпеки, тому що:
· відносна вологість повітря не перевищує90%;
· температура повітря не перевищує 300С;
· використані заходи щодо техніки безпекивиключають можливість одночасного дотику людини до металоконструкцій будови,апаратів, механізмів, металевих корпусів, які мають з'єднання із землею зодного боку, і струмопровідних елементів електроустаткування з іншого;
· матеріал підлоги (лінолеум) єдіелектриком.
Використовується3-и фазна мережа з глухо заземленою нейтраллю та зануленням. Опір заземленнянейтралі не перевищує 3,7 Ом, що задовольняє ГОСТ 12.1. 030-81 — заземленняповинне бути не більше 4 Ом. Устаткування, що використовується в приміщенні,відносять до І та ІІ класу по електрозахисту відповідно до ГОСТ 12.2. 007.0-75.
Розроблюванийпристрій по електрозахисту відносять до ІIІкласу — пристрій не потребує окремого заземлення.
В приміщеннілабораторії не жарко, сухо і відповідно до ОНТП24-86 та ДНАОП 0.00-1.21-98 воновідноситься до класу приміщень без підвищеної небезпеки ураження робочогоперсоналу електричним струмом, оскільки відносна вологість повітря не перевищує90%, температура не більше +30 °С, відсутні хімічні агресивні середовища,відсутня можливість одночасного дотику до елементів конструкцій будівлі, якімають з’єднання з землею з одного боку та до струмопровідних частинелектрообладнання з іншого.
Живленняелектроприладів всередині приміщення здійснюється від трьохфазної електромережіз глухо заземленою нейтраллю, зануленням, напругою 220 В та частотою 50 Гц ізвикористанням автоматів струмового захисту.
В лабораторіїпередбачено захисне відключення напруги живлення мережі при аварійному режиміроботи електроустаткування.
В розглянутомуприміщенні електропроводка схована, проведена в прорізах штукатуркою на висоті 2 м. Силові провідники, які з’єднують між собою ПК з системним блоком та принтером мають подвійнуізоляцію. Штепсельні розетки встановлені на висоті 1 м від підлоги. Вимикачі на стінах розміщені на висоті 1,75 м від підлоги з боку ручки для відчинення дверей. Корпус дисплея, клавіатури і принтера виготовлений здіелектричного матеріалу – пластмаси, що робить ураження електричним струмомлюдини, при доторканні до нього практично неможливим.
Корпуссистемного блоку виготовлений з металевих деталей. Відповідно виникає небезпекаураження людини електричним струмом через порушення ізоляції і переходу напругивід струмопровідних частин. У зв’язку з цим, корпус системного блоку, необхіднопередчасно з’єднати з нульовим заземлюючим проводом.
Ураження людиниелектричним струмом може статися в результаті:
· дотику до відкритих струмопровіднихчастин;
· дотику до струмопровідних елементівустаткування, що виявилися
піднапругою в результаті порушення ізоляції чи з інших причин.
Виконаємоелектричний розрахунок електромережі в робочому приміщенні на перевіркувимикаючої здатності автоматів струмового захисту. При розрахунку струмуоднофазного короткого замикання скористаємося формулою:
/>;
де: rn = rф+ rн – сума активних опорів фазного і нульового проводів;
/> - еквівалентний опіртрансформатора; в даному випадку Uф = 220В,
 
rф= 0,8 Ом, rн = 1 Ом, />= 0,12 Ом.
Підставивши значення у приведенуформулу, отримаємо:
/> А.
Обчислимо номінальний струмспрацювання автоматичного вимикача:

/>;
Звідси отримуємо:
/>А;
Автомат, якийвикористовується в робочому приміщенні має ІСР = 20 А, щозадовольняє умові.
Знайдемомаксимальну напругу дотику на корпусному електрообладнанні при аварійномурежимі роботи:
/>В.
Розрахована напруга Uдот. у відповідності з ГОСТ 12.1.038-88
при t Uдот= 500 В.
Для зменшення значень напруг дотикуі відповідних їм величин струмів, при нормальному та аварійному режимах роботиустаткування необхідно виконати захисне заземлення нульового проводу.7.3 Мікроклімат робочоїзони
Для аналізупараметрів мікроклімату робочого приміщення, скористаємося ГОСТ 12.1.005-88 іДСН 3.3.6.042-99, що встановлюють такі параметри мікроклімату як температура,вологість і рухливість повітря в залежності від важкості виконуваних робіт тапори року.
Роботу, якавиконується в робочому приміщенні можна віднести до категорії 1а, тому що вонавиконується сидячи і не вимагає значних фізичних зусиль. Джерелом тепловоговипромінювання є радіатор центрального опалення, що складається з семи секцій.

Таблиця 6.1. Нормовані значенняпараметрів мікроклімату.
Період
року Температура повітря, С Відносна вологість повітря, % Швидкість руху повітря, м/с Оптима-льна Припусти-ма Оптима-льна Припустима Оптима-льна Припустима Холодний 22-24 21-25 40-60 не більше75 0.1 не більше 0.1 Теплий 22-24 22-28 40-60 55 при 28°С 0.1 0.1-0.2 Існуючі 22-24 55 0.1
Нормованізначення параметрів мікроклімату відповідно до
ДСН 3.3.6.042-99представлені в таблиці 6.1. Оптимальні і припустимі норми температури, відноснавологость і швидкость руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень,параметри мікроклімату підтримуються також за допомогою системикондиціонування, яка реалізована на базі кондиціонерів LG.7.4 Освітлення робочої зони
Умови освітленняробочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ДБН В 2-5-28-2006. Рівеньфактичного освітлення задовольняє умовам КПО при сумісному боковому освітленні.
У розглянутомуприміщенні, використовується система загального рівномірного освітлення. Якджерело світла використовуються люмінесцентні лампи низького тиску ЛБ80 укількості 24 штук, розміщені в дванадцяти світильниках 101-2x80-02, розташованіна стелі в два ряди.
Перевіримоосвітленість, яка забезпечується загальним рівномірним штучним освітленням. Длявизначення освітленості застосуємо метод коефіцієнта використання світловогопотоку:
/>

Де:
N=12- кількість світильників у приміщенні;
Фл — 7200 Лм — світловий потік світильника;
S — 54 м2 площа освітлюваного приміщення;
η — коефіцієнт використання світлового потоку. Визначається в залежності відіндексу приміщення і коефіцієнтів відображення стелі р1= 0,7,стін р2=0,5 і підлоги р3= 0,1.
Обчислюємоіндекс приміщення:
/>
 
l=9довжина приміщення;
b=6м- ширина приміщення;
h=3,5м — висота підвісу світильників;
/>
За табличнимиданними визначаємо:
η=0,45
Кз — коефіцієнт запасу. При використанні люмінесцентних ламп у при
міщеннях зповітряним середовищем, що містить менш 1мг/м пилу,
Кз= 1,5;
Z=1,1- коефіцієнт нерівномірності освітлення.
/>Лк
Норма загальногоосвітлення робочих місць (контраст об'єкта розрізнення середній, фон середній,розряд зорової роботи ЗБ; робота високої точності) складає 300 Лк. Так як Ефактичне більше Е нормованого, то ДБНВ 2.5-28-2006 виконуються. Розряд зоровоїроботи 3 підрозряд Б. Мінімальний об’єкт розпізнання 0,3-0,5 мм.
На робочомумісці монтажника комбіноване освітлення повинне забезпечити освітленість Енорм=750Лк. Загальне освітлення забезпечує 374 Лк, місцеве повинно бути Енорм-Езаг=750-436=314Лк. Застосуємо джерело місцевого освітлення Л201-2x80-02.
Перевіримо, чизабезпечить даний світильник необхідну освітленість:
/>
Де:
Е — освітленість, забезпечувана місцевим світильником;
N — число світильників;
Кз=1,5- коефіцієнт запасу;
n=2- число ламп у світильнику;
Фл= 3660 Лм — світловий потік лампи ЛД80
μ=1.2- коефіцієнт, що враховує збільшення освітленості від навколишніх предметів;
L=100 — умовна освітленість за графіком;
ψ=1 — враховує кут нахилу робочої площини;
/>Лк
Комбінованеосвітлення з джерелом Л201-2х80-02 забезпечить необхідну освітленість наробочому місці монтажника.

7.5Шум, вібрація, ультразвук, інфразвук
Шумомназивається всякий небажаний звук. Як фізичне явище – це сукупність звуківрізної частоти й інтенсивності.
Шум шкідливовідображається на здоров'ї і працездатності людей. Під впливом сильного шумупритупляється гострота зору, з'являються головні болі і запаморочення,підвищується кров'яний тиск, порушується процес травлення, відбувається змінаоб'ємів внутрішніх органів. Вимоги до шуму базуються на ДСанПін-3.3.2.007-98.
Шум уприміщеннях з обчислювальною технікою і ПЕОМ не повинен перевищуватиприпустимих норм по ДСН 3.3.6. 037-99
Граничноприпустимі рівні звукових тисків в октавних смугах частот нормованого діапазону(ДСН 3.3.6. 037-99 ) для конструкторського бюро, теоретичних лабораторій наведений у табл. 6.2.
Таблица 6.2 – Гранично припустимірівні звукових тисків
FСР., Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
LДОП., дБ 71 61 54 49 45 42 40 38
Припустимий рівень шуму LДОП.= 50 дБ.
Вимоги до вібрацій базуються наДСанПіН-3.3.2.007-98.
У приміщеннях  з обчислювальноютехнікою і ПЕОМ рівні вібрацій не повинні перевищувати припустимих норм за ГОСТ12.1.004-83
Припустимий рівень вібрації LДОП.= 115 дБ.
Джерел шуму, вібрації, ультразвуку,інфразвуку, які б могли привести до виникнення небезпеки для здоров'я людини, уданому приміщені немає, а отже фактичні значення відповідних параметріввідповідають встановленим нормам.

7.6Захист від виробничих випромінювань ВДТ та ПЕОМ
 
Вимоги довиробничих випромінювань нормуються по
ДСанПіН-3.3.2.007-98.
У випадку неможливості виконаннянорм необхідно застосувати заходи для захисту персоналу від дії цих факторів:
· використовувати захисні екрани, щонавішуються на монітор;
· захист відстанню (віддалити монітор набезпечну відстань від оператора);
· захист часом (режим праці і відпочинку).
Час безперервноїроботи не повинен бути більше 2 годин. Під час перерв необхідно виконуватикомплекс вправ що рекомендуються ДСанПін-3.3.2.007-98.
Джерел ЕМВ, НРВі статистичної напруги, які б могли привести до виникнення небезпеки дляздоров'я людини, у даному приміщені немає, а отже фактичні значення відповіднихпараметрів відповідають установленим нормам.
 7.7 Пожежна безпека
Робочеприміщення відповідно до ОНТП 24 — 86 та НАПБ Б.07.005-98 можна віднести повибухо-пожежонебезпечності до категорії «В». Клас робочої зониприміщення згідно з ДНАОП 0.00-1.32-01 П-ІІа — пожежонебезпечна.
Можливимипричинами виникнення пожежі можуть бути:
· коротке замикання проводки;
· порушення робочої ізоляціїелектрообладнання;
· паління в недозволених місцях, користуванняпобутовими електро-
нагрівальнимиприладами.
У зв'язку з цимнеобхідно передбачити наступні ходи:
· застосування автоматичногоелектрозахисту;
· ретельна ізоляція всіх струмоведучихпровідників до робочих місць;
· періодичний огляд і перевірка ізоляції;
· ретельне дотримання норм протипожежноїбезпеки на робочому
місці;
· проводяться організаційні заходи(заборона паління, інструктаж:);
· дотримання усіх вимог по вогнестійкостібудинків, часу евакуації
людейу випадку виникнення пожежі, ширині евакуаційних прохо-
діві виходів із приміщень зовні.
У приміщеннінаявний план евакуації. Час евакуації відповідає вимогам СНиП2.01.02-85, амаксимальне віддалення робочих місць від евакуаційних виходів вимогамСНиП2.09.02-85.
Відповідно довимог ДБНВ.2-13-98 та ГОСТ 12.4.009-75 робоче приміщення обладнане шістьмапожежними оповіщувачами типу СПД-1, від яких сигнал надходить на приймальнийприлад пожежної сигналізації.
У приміщеннілабораторії є:
· вогнегасник ОУБ-3 — 1шт.;
· вогнегасник ОП-1 «Момент»-1шт.
Така кількістьвогнегасників відповідає вимогам ДСТУ 3675-98 та ISO3941-77. Наявністьпервинних засобів пожежогасіння, їх кількість і зміст відповідає також івимогам ГОСТ 12.4.009-75.
У приміщеннівиконуються всі вимоги по пожежній безпеці відповідно до вимог НАПБ А.01.001-95 «Правила пожежної безпеки в Україні».
В дипломномупроекті розглянуто мобільний термінал охоронної системи для автомобіля. Приладспроектований з урахуванням і дотриманням всіх галузевих стандартів і державнихнорм України.

Висновки
В результатіпроведеного аналізу конструкцій та характеристик найбільш відомих системмісцевизначення транспортних засобів (GPS)показанонедосконалість або відсутність каналу голосового зв'язку через мережу GSM,а також залежність живлення мобільних терміналів таких систем від бортовоїелектромережі автомобіля.
Вказані недолікизнижують надійність функціонування GPSсистем, а також послаблюють захист від несанкціонованого втручання в їх роботута доступу до вантажів, що знаходяться на транспортному засобі.
В дипломномупроекті проведено вдосконалення акустичного каналу зв'язку та блоку живленнямобільного терміналу автомобіля, що серійно виробляється.Цедозволило підвищити надійність роботи системи GPS,а також підсилило захист вантажів (у тому числі й носіїв інформації), щотранспортуються автомобілем, від несанкціонованого доступу.