Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Встановлення охоронної сигналізації

 

Пристрій бажано розміщувати на висоті ~ 2,5 м, щоб зашкодити навмисне виведення його з ладу зловмисниками. При розміщенні звукового блоку зовні охоронного об'єкту, слід унеможливити прямий вплив на нього атмосферних опадів. Мобільний телефон не обов'язково розміщувати поруч із охоронним пристроєм, дроти, що йдуть до телефонного апарату, не слід робити довшими ніж 30 см. Телефон можна помістити в металевому боксі разом із сигналізацією так, щоб власник мав до нього доступ і міг при потребі поміняти або записати новий номер телефону.

Кнопку керування КК1 необхідно помістити в прихованому, але доступному місці. Прокладку дротів від блоку керування до кнопки КН1 необхідно також виконати прихованою, оскільки обрив дротів порушує працездатність пристрою.

Герконові датчики встановлюють на коробках дверей і на віконних рамах, а магніти - на дверях і вікнах так, щоб при зачинених дверях (вікнах) відстань між датчиком і магнітом не перевищувала 1…3 мм, а при відчинених - ця відстань була більш ніж 2 см. Всі охоронні датчики включаються послідовно.

При необхідності встановлення великої кількості датчиків можна використовувати кінцеві вимикачі, герконові датчики інших типів, тонкого дротового шлейфу, фольги, що працюють «на розрив. Для шлейфу застосовують дріт ПЭВ, ПЭЛ діаметром 0, 05…0,3 мм.

 

Умови експлуатації охоронної сигналізації

 

– температурний діапазон - від – 40 до +40 ^оС;

– вологість не більше 90% при температурі 25 ^оС.

 

Технічні характеристики

 

· напруга живлення: 9 В (батарея типу «Крона»);

· споживаний струм у режимі «Охорона»: не більше 200 мкА;

· споживаний струм у режимі «Тривога»: не більше 30 мА;

· рівень звукового тиску: 100…105 дБ при напрузі джерела живлення 9 В;

· тип використовуваних датчиків: геркони;

· індикація живлення 12 В «Мережа», індикація режиму охорони й тривоги «Маяк» (тільки за наявності зовнішнього живлення;

· GSM-Канал.

 

 

3. Розробка принципової схеми сигналізації

 

3.1 Вибір мікроконтролера

 

Основним функціональним елементом пристрою є мікроконтролер.

Основні функції, здійснювані мікроконтролером:

- відлік часу (для даного пристрою час на вхід, на вихід і на звучання сирени);

- приймання команд, що надходять від перемикачів.

Проаналізувавши функції, виконувані мікроконтролером, до нього можна висунути такі вимоги:

- тактова частота мікроконтролера повинна бути достатньою для нормальної роботи всієї системи;

- вихідні струми й напруги на виводах мікроконтролера повинні бути достатніми для керування індикатором;

- загальна кількість виводів мікроконтролера повинна бути достатньою, для забезпечення керування всіма елементами, що входять до складу пристрою, робота яких керується мікроконтролером. [1]

Також мікроконтролер повинен відповідати низці другорядних вимог:

- мікроконтролер повинен мати мале енергоспоживання;

- об'єм пам'яті програм повинен вміщувати програмний код;

- обсяг оперативної пам'яті має бути достатнім для коректної і швидкої роботи пристрою;

Враховуючи всі перераховані вимоги, для використання в нашому пристрої можна розглянути три мікроконтролери - це PIC16F84A, AT89C51 і PIC16C505 [2].

Для остаточного вибору мікроконтролера скористаємося методом вибору з використанням матриці нормованих параметрів. Для цього слід обрати основні характеристики, за якими будемо здійснювати порівняння обраних мікроконтролерів. В нашому випадку для порівняння доцільно використовувати такі параметри:

- вихідна напруга рівня логічного нуля ;

- вхідні напруги рівня логічного нуля ;

- число ліній вводу / виводу мікроконтролера ;

- вартість.

Складемо таблицю, у якій будуть зазначені значення всіх потрібних параметрів для трьох обраних мікроконтролерів (таблиця 3.1).

 

Таблиця 3.1 – Основні параметри мікроконтролерів

Серія	Обсяг пам'яті програми, Кб	, B	, В		Вартість, грн
PIC16F84A	2	0,6	0,8	13	10
AT89C2051	2	0,5	0,9	15	8
PIC16C505	1	0,6	0,8	12	8
ATTINY2313	2	0,5	2,5	18	8
Вага.коеф, bj	0,3	0,1	0,1	0,2	0,3

 

Залежно від значимості того чи іншого параметра, кожному з них присвоюється ваговий коефіцієнт b_j. Суми всіх вагових коефіцієнтів повинні дорівнювати одиниці.

Виходячи з таблиці, складемо Y-матрицю, в яку будуть входити ці ж параметри, але з урахуванням позитивного або негативного боку їхніх величин.

Розглянемо параметри і з‘ясуємо, до чого веде збільшення їх значень. Якщо збільшення параметра веде до погіршення роботи схеми, то його слід перерахувати в подальших обчисленнях (біля таких поставимо «–»). Якщо збільшення значення параметра несуттєве для роботи схеми, то його в подальших обчисленнях не перераховуємо (біля таких поставимо «+»). Отримаємо:

Таблиця 3.2 Вплив параметрів на роботу схеми

Обсяг пам'яті програми, Кб	, B	, В		Вартість, грн.
+	-	+	+	-

 

Y-матриця має такий вид:

 

 

На основі цієї матриці, запишемо матрицю нормованих параметрів, у якій кожний елемент обчислюється по формулі:

 

(3.1)

 

і отримаємо матрицю А:

 

 

Далі за формулою складемо оцінну функцію для кожного мікроконтролера:

 

(3.2)

 

де b_j – ваговий коефіцієнт відповідного параметра. Той мікроконтролер, оцінна функція якого виявиться найменшою, найкраще відповідає нашому пристрою.

Виходячи з розрахунків, вибираємо мікроконтролери AT89С51 і ATTINY2313 тому, що їхні оцінні функції виявилися найнижчими. Тому їх найдоцільніше використовувати в нашому пристрої.

 

Рис. 3.1. Цоколівка мікроконтролера АТ89С2051 [3]

 

Рис. 3.2 Цоколівка мікроконтролера АТTINY 2313 [4]

Вибір елементної бази

 

Принципова схема розробленого пристрою представлена на кресленні. Головними елементами є мікроконтролери АТ89С 2051–24PI (DD1) і АТTINY 2313 (DD2).

Максимальна робоча напруга МК АТ89С 2051–24PI становить 6,6 В, а пристрій отримує живлення від мережі з напругою живлення 12 В.

Для підтримки стабільної напруги живлення МК у пристрій введений інтегральний стабілізатор напруги 78L05 (DA1) [5].

Сучасні мікросхеми стабілізаторів напруги випускаються на широкий діапазон вихідних напруг і струмів, вони мають вбудований захист від перевантаження по струму й від перегріву - при нагріванні кристалу мікросхеми вище припустимої температури вона закривається й обмежує вихідний струм.

Типова схема включення стабілізаторів напруги наведена на рис. 3.3.

 

Рис. 3.3 – Схема ввімкнення стабілізаторів напруги

 

Вхід стабілізатора - «IN»; вихід - «OUT»; спільний - «GND» (Ground).

До входу (Input), а також до виходу (Output) стабілізатора (безпосередньо біля відповідного виводу або поблизу його), щоб уникнути самозбудження, слід ввімкнути конденсатори ємністю 100мкФ і 30пФ.

Якщо ємність конденсатора на виході стабілізатора надто велика, а струм навантаження малий, то між входом і виходом слід ввімкнути діод. Це гарантує, що напруга на виході буде дуже швидко зменшуватися до величини вхідної напруги.

Для надійної роботи стабілізатора напруга на вході вибирається не менш ніж на 3 В більшою, ніж вихідна напруга.

 

Таблиця 3.3 Характеристики стабілізатора напруги

Тип	Вхідна напруга, B		Вихідна напруга, B
	min	max
78L05	7,2	30	5

 

У розроблюваній схемі використовується штирьовий і смд монтаж елементів на плату. Відповідно до розробки вибираємо елементи з урахуванням вимог монтажу.

Використовуємо резистори R 1-R19 типу R 0805–0,125 Вт, конденсатори з малим струмом витоку C1, С3 - ECR і керамічні конденсатори C0603 - С2, С 4…С12 (служать для зменшення завад у схемі) [6].

До виходів XTAL1 і XTAL2 МК АТTINY2313 підімкнений кварц частотою 1,8432 МГц; дана частота забезпечує безперебійну роботу послідовного порту МК (UART). До роз’єму PLS-6 підмикається послідовний програматор для програмування мікроконтролера. До роз’єму PLS-8 підмикається мобільний телефон. Лінії RXD і TXD телефону підмикаються до відповідних виводів TXD і RXD послідовного порту МК, а виводи CTS, RTS, DTR мобільного телефону до таких же виводів МК.

До виводів PB 0-PB7 МК АТTINY2313 підмикаються датчики. Для запобігання впливу ВЧ завад на шлейфи датчиків установлюються конденсатори C11, C12. Датчики спрацьовують на розрив, при від'єднанні від загального, тим самим можна запобігти можливості перерізати шлейфи датчиків. Діоди VD8, VD9 захищають МК від потрапляння підвищеної напруги зі шлейфів датчиків.

У схемі використовується перемикач SWD 1–4; у таблиці 3.4 наведені його характеристики [7]:

Таблиця 3.4 – Характеристики перемикача SWD 1–4

Тип :	SWD 1–4
Кількість контактних груп:	4
Матеріал контактів:	фосфориста бронза
Робоча напруга, В:	24
Робочий струм, мА:	50
Матеріал корпуса:	Термопластик
Робоча температура, З:	-40…70…70
Електрична надійність (кількість перемикань при робочому навантаженні):	10000
Зусилля при перемиканні не більше, Гс	400
Опір контактів, Ом:	0.1
Крок, мм:	2.54

 

Враховуючи розміри плати, вибираємо малогабаритну кнопку PS580N/L. Для індикації наявності живлення й режимів роботи охоронного пристрою в схемі використовуються світлодіоди підвищеної яскравості (діаметр 3 мм) GNL-3014 (таблиця 3.5):

 

Таблиця 3.5. Абсолютні максимальні параметри (при t=25 °C) [8]

Максимальний постійний прямий струм	20 mА
Постійна зворотна напруга	5 V
Постійний зворотний струм (Vr-5V)	10mА
Максимальний прямий струм, tw=1msec, Q=1/20	150mА
Діапазон робочих температур	-40…+80 °С
Умови пайки (5 сек, 1.6 мм від корпуса)	300±5 °С

 

Інші елементи обрані виходячи з доцільності їхнього застосування в даній розробці.

 

Вибір роз'їму

 

Клемник - один зі способів з'єднання проводів. Їх використовують, коли необхідно з'єднати скільки завгодно багато провідників. Клемник виконаний у вигляді мідної планки з отворами і гвинтовими затискувачами. Такий метод з'єднання зручний при прокладці жорстких провідників, але для кріплення м'яких провідників, їх наконечники необхідно опресовувати. Всі кріплення виконуються пайкою в спеціальній коробці. Залежно від типу проводки може використовуватися від двох до трьох штук [9].

Вибираємо клемник на 12 виходів - STB 1–12, до якого підмикаються зовнішні прилади: звуковий оповісник, кнопка керування, зовнішній маяк, шлейфи.

Виходячи з габаритів розроблювального пристрою і способу його кріплення (шляхом підвісу), вибираємо роз'єми:

– PLS-6 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x6, пряма;

– RLS-8 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x8, пряма;

– PLS-2 вилка штирова, крок 2.54 мм, 1x2, пряма.

 

 

Кваліфікаційна частина

 

Вибір типу друкованої плати

Для вибору типу друкованої плати (ДП), яка буде надалі використовуватися для проектування й побудови приладу, спочатку розглянемо типи використовуваних ДП [10].

За конструктивним виконанням розрізняють:

– однобічні ДП (ОДП);

– двобічні ДП (ДДП);

– багатошарові ДП (БДП);

– провідникові або комбіновані ДП (ПДП);

– гнучкі ДП (ГДП).

ОДП прості в конструюванні й економічні у виготовленні. Основними перевагами ОДП є:

– можливість забезпечувати підвищені вимоги до точності виконання провідникового рисунку;

– встановлення навісних елементів на поверхні плати з боку, протилежного паянню, без додаткової ізоляції;

– можливість використання перемичок із провідникового матеріалу. Монтажні й трасувальні можливості ДП без металізованих отворів, а також надійність і механічне кріплення низькі, тому для підвищення міцності кріплення елементів такі плати виготовляються з металізацією отворів. Звичайно ОДП застосовуються для монтажу в побутовий ЕОА, у силовій електроніці, у НЧ пристроях [10].

ДДП характеризуються:

– вищою щільністю монтажу порівняно з ОДП;

– хорошою міцністю;

– підвищеною міцністю з'єднання виводів навісних елементів з провідниковим рисунком плати;

ДДП хоча і мають складнішу технологію виготовлення і дорожчі ніж ОДП, та все ж ці показники набагато нижчі, ніж в інших типах ДП [10].

БДП складаються із шарів, що чергуються, ізоляційного матеріалу й провідних рисунків, з'єднаних клейовими прокладками в багатошарову структуру шляхом пресування. Переваги БДП:

– підвищена щільність монтажу;

– високі комутаційні властивості;

– стійкість до механічних і хімічних впливів.

Водночас вони складніші технологічно і конструктивно, а отже і більш високовартісні. Порівняно з ОДП і ДДП у них менша кількість зовнішніх виводів і менші розміри [10].

ПДП (комбіновані) являють собою діелектричну основу, на якій виконують друкований монтаж або його окремі елементи (контактні площинки, шини живлення, шини землі й інші). Необхідні електричні з'єднання здійснюють ізольованими провідниками (діаметром 0,1–0,2 мм). Тришарова провідникова плата еквівалентна за щільністю монтажу 8-шаровій БДП. Такий монтаж дозволяє отримати мінімальну довжину зв'язків, тобто мінімальні паразитні параметри. ПДП дозволяють вносити зміни в схему при незначній зміні монтажу [10].

ГДП мають такі переваги:

– товщина 0,1–0,28 мм, що дозволяє зменшити масу ДП.

– висока ударостійкість.

ГДП складніші технологічно, мають вищу вартість, але вони незамінні при забезпеченні електричного зв‘язку між рухомими об'єктами.

Впровадження ДП в техніку електричного монтажу було першим кроком на шляху прогресивних інтегральних процесів і стало поштовхом для створення автоматизованого економічно ефективного масового виробництва. З економічних міркувань краще було б вибрати ОДП, але з огляду на складність виконання розводки схеми без перетинань і додаткових провідників, доцільно взяти ДДП, що дозволить простіше виконати трасування провідників плати [10].

Максимальний розмір ДП, як багатошарової так і одношарової, не повинен перевищувати 470 мм. Це обмеження визначається вимогами механічної міцності й щільності монтажу. Співвідношення сторін ДП, для спрощення компонування блоків і уніфікації розмірів, рекомендується вибирати 1:1; 2:1 (але не більше 4:1). З метою максимального використання фізичного об‘єму конструкції доцільно розробити ДП прямокутної форми, не перевищуючи встановлених розмірів для наступних типів:

 

Вид ДП	Максимальний розмір ДП
особливо малогабаритні	60×90 мм
малогабаритні	120×180 мм
середньо габаритні	200×240 мм
великогабаритні	240×360 мм
багатошарові	200×240 мм

 

Розміри ДП вибираються, виходячи з двох типів вимог: функціональних і технологічних. Функціональні вимоги визначаються щільністю монтажу, кількістю ІС, формою корпусу. Технологічні вимоги визначаються обмеженнями типових розмірів з огляду на можливість технологічної реалізації, яка визначається роздільною здатністю фотолітографії і механічною міцністю матеріалу ДП. Виходячи з цього, вибираємо прямокутну ДП з розмірами 60x90 мм, тобто - особливо малогабаритну.

Вибираємо ДДП, оскільки застосування її дозволить значно полегшити трасування, зменшити габарити плати, зменшити витрату матеріалу (порівняно з ОДП) та забезпечити надійність з'єднань (порівняно з ПДП).

Як основу плати вибираємо фольгований склотекстоліт, використовуючи мідну фольгу, що нанесена на нього із двох сторін, як екран - екран з одного боку, екран з іншого боку добре захищає схему від електричних і магнітних завад, які могли б погіршити роботу схеми (наприклад, помилкові спрацьовування).

Тоді

Таким чином, розроблена ДП задовольняє заданим умовам, оскільки отримані розрахункові значення найважливіших електричних параметрів не перевищують припустимих значень для ДДП.

 

 

Розрахунок теплового режиму

 

Метою даного розрахунку є перевірка необхідності використання додаткових елементів (радіаторів) для розсіювання тепла, що виділяється елементами схеми.

Розрахунок теплового режиму для контролера АТ89С2051 і АТTINY2313.

Контролери мають наступні параметри (таблиця 6.1):

 

Таблиця 6.1 Параметри мікроконтролерів

Контролер	Струм споживання Iспож, мА	Напруги U, В	Припустима температура кристала мікросхеми Tдоп. ºС	Тепловий опір пластмасового корпусу Rтепл. пл. ºС / Вт
АТ89С2051	25	6,6	85	110
АТTINY2313	20	5,5	85	110

 

Отже розсювана потужність:

P_{роз АТ89С2051}= I^. U = 6,6.25 = 165 (мВт)

P_{роз АТTINY2313}= I^. U = 5,5.20 = 110 (мВт)

Для розрахунку приймемо максимальну температуру з технічного завдання T_окр..= 40 ºС.

Розрахуємо температуру кристала:

 

Tкр. =Tокр..+ Pрас. × Rтепл. пл

(6.1)

 

T_{кр АТ89С2051.}= 40 + 0,165 ×110 = 58,15ºС

T_{кр АТTINY2313.}= 40 + 0,11 ×110 = 52,1ºС

Оскільки T_кр. < T_доп., то корпус мікросхеми розсіює задану потужність без перегріву і в додаткових засобах тепловідводу потреби немає.

Розрахунок на віброміцність

Віброміцність - здатність пристрою протистояти протягом терміну служби прискоренням, що виникають при руйнівній дії вібрації в заданих діапазонах частот.

Вібростійкість - здатність пристрою виконувати свої функції в умовах вібрації в заданих діапазонах частот і прискореннях, що виникають при цьому.

Визначимо віброміцність спроектованої ДП зі склотекстоліту розміром 80×62.5×1,5 мм. Вважаємо, що радіоелементи на ДП розміщені рівномірно.

1. Визначення маси ДП і маси ЕРЕ:

 

mпп = abδппρст,

(7.1)

 

де a, b - геометричні розміри плати (а = 0,08 м, b = 0,0625 м); δ_пп – товщина ДП (δ_ст = 1,5 мм); ρ_ст – щільність склотекстоліту (ρ_ст = 2050 кг/м³);

m_пп = 0.0625^.0.08^.0.0015^.2050 =15,4 10^-3 кг = 15,4 г.

Конструктивні елементи представлені в таблиці 7.1.

2. Визначимо коефіцієнт впливу К_в, що враховує співвідношення маси ЕРЕ й маси плати:

 

(7.2)

 

3. Визначимо, коефіцієнт α, вважаючи, що ДП шарнірно опирається по контуру:

 

,

(7.3)

 

де a, b - геометричні розміри плати, а = 0,08 м, b = 0,0625 м

Таблиця 7.1 Розрахунок загальної маси елементів

Найменування елемента	Тип елемента	Кількість, шт.	Маса, г
1	2	3	4
Діоди	1N4007	7	7*0,24 = 1.68
	1N4148	2	2*0,24 = 0,48
Стабілізатор	78L05	1	3
Конденсатори
- електролітичні	ECR	2	2*1,2 = 2,4
- керамічні	C 0603	10	10*0,3 = 3
Резистори	R 0805–0,125Вт	19	19*0,25=4,75
Мікроконтролер	АТ89С2051	1	4
	ATTINY2313	1	4
Кварцовий резонатор	KX-3Н	1	4
	HC 49U	1	4
Світлодіоди	GNL-014SRD, GNL-3014	2	2*0,15=0,3
Перемикачі	SWD 1–4	1	3
Кнопки	PS580L/N	1	3
Транзистори	2N3904A	2	2*0,35=0,7
	BSS295	2	2*0,35=0,7
Роз’єми	PLS-6	1	2
	PLS-8	1	3
	STB 1–12	1	5
Батарея	Крона	1	10
		Σ	59,01

 

4. Визначимо циліндричну жорсткість:

 

(7.4)

 

де Е – модуль Юнга, Е = 3.02^.10¹⁰ Па;

μ - коефіцієнт Пуасона, μ =0.22.

 (Н∙ м)

5. Визначимо частоту власних коливань:

 

(7.5)

 

де g – прискорення вільного падіння, g=9.8 м/с²;

- питома вага 2,05 .

(Гц)

6. Визначимо амплітуду вібрації на частоті власних коливань:

 

,

(7.6)

 

де n - коефіцієнт перевантажень; при n = 8g:

 (мм)

 

Таблиця 7.1

n	2	3	4	5	6	7	8	9	10
A	0,002	0,003	0,004	0,005	0,006	0,007	0,0081	0,0091	0,01

 

7. Визначимо коефіцієнт динамічності, що показує в скільки разів амплітуда змушених коливань, відрізняється від амплітуди коливань на власній частоті:

 

(7.7)

 

де ε - коефіцієнт загасання, ε = 0.06, f - частота вібрації (f = 50 Гц);

8. Визначимо динамічний прогин:

 

,

(7.8)

 

При  й

 (мм)

9. Визначимо еквівалентне  рівномірне розподілене динамічне навантаження:

 

,

(7.9)

де коефіцієнт С₁ розраховується за таким виразом:

10. Максимальний розподілений згинальний момент:

 

,

(7.10)

 

де коефіцієнт С₂ розраховується за таким виразом:

 (Н)

11. Визначимо припустиму напругу для ДП із склотекстоліту:

 

,

(7.11)

 

де s_T - границя витривалості матеріалу ДП (для склотекстоліту s_T = 105 МПа); [n_s] - припустимий запас міцності [n_s] = 2.

 МПа

12. Перевіримо виконання умови віброміцності для друкованої плати:

 

,

(7.12)

 

 МПа <  (МПа)

Остаточний розрахунок підтвердив, що ДП не потребує додаткових опор, амортизаторів або інших елементів, необхідних для зменшення перевантажень при вібраціях.

 

 

Аналіз ринку

 

Велику популярність сьогодні мають GSM сигналізації, тому що ідеально підходять для охорони будь-яких віддалених об'єктів (гаражі, склади, дачі, кіоски та ін.). Все, що необхідно для роботи будь-якої GSM сигналізації - це, наявність електричної енергії, і стійкого стільникового зв'язку. GSM сигналізація в загальному випадку є блоком (GSM контролер), до якого підмикаються датчики (чутливі елементи) і GSM-модем. Як GSM-модем зручно і економічно використовувати старі стільникові телефони із-за їх низької вартості.

Вартість охоронної сигналізації залежить на пряму від багатьох факторів до яких можуть відноситися: кількість виконуваних функцій, надійність, час безвідмовної роботи, вбудований GSM-Модем або GSM канал, дизайн, виробник і ін.

При розробці охоронної сигналізації будемо орієнтуватися на перераховані вище фактори. Споживачу необхідна недорога та надійна сигналізація, не обов'язково виготовлена заводами відомих фірм. Тому є сенс створювати свої пристрої, які б задовольняли всім вимогам споживача щодо надійності, зручності користування і, головне, ціни.

Проектований пристрій розроблений на базі двох мікроконтролерів фірми Atmel. Таким чином, охоронна система забезпечує підвищену надійність функціонування сигналізації.

Корпорація Atmel є лідером розробки, виробництві й маркетингу популярних напівпровідникових пристроїв, зокрема і мікроконтролерів.

Одним з аналогів проектованого пристрою є GSM сигналізація на базі 8-розрядного мікроконтролера PIC16F628A фірми Microchip, що співпрацює лише з однією фірмою-виробником мобільних телефонів Siemens 35/45 серій. Принцип дії GSM сигналізації полягає в отриманні й обробці даних з установлених на об'єкті датчиків GSM контролером і в разі виникнення позаштатної ситуації (спрацьовуванні датчика), GSM контролер робить дзвінок через підімкнений до нього стільниковий телефон на телефон «адміністратора».

Ще одним аналогом розроблювального пристрою є «Сталкер-5 (З60)», призначений для контролю шлейфів сигналізації через мережу стандарту GSM. «Сталкер-5 (C60)» працює в комплекті з телефонами Siemens C60, А60.

Для зручності найбільш важливі технічні параметри аналогів створюваного виробу зведені в таблицю 10.1.

 

Таблиця 10.1 – Технічні параметри аналогів

№	Параметри	Аналоги		Прототип
		GSM сигналізація на базі мк PIC16F628A	Сталкер-5 (C60)
1	2	3	4	5
1.	Датчики	До 5	До 5	До 8
2.	Пульт-Концентратор (МК)	1 шт.	1 шт.	2 шт.
3.	Сирена	+	-	+
4.	Моб. телефон	Siemens	Siemens C60, А60	Всі мобільні телефони які підтримують Ат-Команди:
5.	Живлення	Зовнішнє, акумулятор телефону	Зовнішнє, акумулятор телефону	Зовнішнє, акумулятор телефону, батарея «Крона»
6.	Діапазон температур	–40 до+40 °С	–10 до +45 °С	– 40 до +40 С
7.	Напрацювання на відмову	56895	50000	98262

 

Оцінка рівня якості виробу

 

Вихідні положення

Оцінка рівня якості виробу проводиться з метою порівняльного аналізу і визначення технічно найефективнішого варіанту інженерного вирішення [15].

Знаючи кількісні характеристики властивостей виробу, коефіцієнт технічного рівня можна визначити за виразом (10.1).

 

(10.1)

 

де q_i – відносний (одиничний) і-й показник якості; φ_i – коефіцієнт вагомості і-го параметра якості

Якщо залежність між параметром і якістю лінійна, то відносні показники визначаються за виразами 10.2 і 10.3.

 

		(10.2)
		(10.3)

 

Вираз 10.2 використовується при розрахунку відносних показників якості, коли збільшення величини параметра веде до поліпшення якості виробу, а вираз 10.3 - коли зі збільшенням величини параметра якість виробу погіршується. У випадку, коли зв'язок між параметрами і якістю виробу нелінійна, використовуються наступні вирази:

 

		(10.4)
		(10.5)

 

де й  – числові значення і-го параметра відповідно нового і базового виробів.

Значення відносного показника якості має бути більшим від одиниці - при поліпшенні і-го показника і меншим від одиниці - при його погіршенні.

Сировина і матеріали

Витрати на придбання матеріалів за кожним найменуванням визначаються, виходячи з технічної норми витрат і оптової ціни одиниці матеріалу (таблиця 10.6).

 

Таблиця 10.6 Сировина й матеріали

Найменування матеріалу	Стандарт, марка	Одиниця виміру	Витрата на виріб	Ціна за одиницю, грн	Сума, грн.
Припій	ПОС-61 АДБК.432.230.354.ТУ	кг	0,30	7	2,1
Склотекстоліт фольгований	СФ – 2–15	кг	0,7	30	21
Сума					23,1
Невраховані матеріали, 10%					2,31
Транспортно-заготівельні витрати, 5%					1,16
Всього					26,57

 

Загальновиробничі витрати

З огляду на те, що собівартість виробу визначається на ранніх стадіях його проектування в умовах обмеженої інформації щодо технології виробництва і витрат на його підготовку, в загальновиробничі витрати включаються, крім власне цих витрат, витрати на: освоєння основного виробництва, відшкодування зносу спеціальних інструментів і приладів цільового призначення, підтримку й експлуатацію устаткування. При цьому загальновиробничі витрати визначаються у відсотках до основної заробітної плати. При такому комплексному складі загальновиробничих витрат їхній норматив досягає 200–300% [15].

 

Сз.в.= (2…3)×Сз.про

(10.15)

 

Сз._в.= 2 × 56,1 = 112,2 (грн)

Адміністративні витрати

Ці витрати відносяться до собівартості виробу пропорційно основній заробітній платі і на приладобудівних підприємствах складають 100–200%:

 

Сз.г=1×Сз.об

(10.16)

 

Сз.г= 1×56,1 = 56,1 грн.

Витрати на збут

Витрати по цій статті визначаються у відсотках до виробничої собівартості (звичайно 2, 5–5,0%).

С_збуд. = 0,04 (517,94 = 12,95

Розрахунок повною собівартістю продукції представлений у таблиці 10.9.

 

Таблиця 10.9 Калькуляція собівартості пристрою

Витрати	Сума, грн
Сировина й матеріали	26,57
Покупні вироби	278,67
Основна заробітна плата	56,1
Додаткова зарплата (30%)	16,83
Нарахування на заробітну плату (37,8%)	27,57
Загальновиробничі витрати (200%)	112,2
Виробнича собівартість	517,94
Адміністративні витрати (100%)	56,1
Витрати на збут (2,5%)	12,95
Повна собівартість	586,99

 

Визначення ціни виробу

 

Серед різних методів ціноутворення на ранніх стадіях проектування досить розповсюджений метод лімітних цін. При цьому визначається верхня й нижня межа ціни.

Нижня межа ціни

Нижня межа ціни (Ц_НМ) захищає інтереси виробника продукції і передбачає, що ціна повинна покрити витрати виробника, пов'язані з виробництвом і реалізацією продукції і забезпечити рівень рентабельності не нижчий від того, що має підприємство при виробництві вже освоєної продукції.

 

		(10.17)
		(10.18)

 

де: Ц_опт.п. – оптова ціна підприємства, грн.; С_пов – повна собівартість виробу, грн.; Р_Н – нормативний рівень рентабельності, 15%; α_пдв – податок на додану вартість, 20%.

Маємо:

 (грн)

 

Верхня межа ціни

Верхня межа ціни (Ц_ВМ) захищає інтереси споживача й визначається тією ціною, що споживач готовий сплатити за продукцію із кращою споживчою якістю [15].

 

(10.19)

 

де: Ц_Б – ціна базового виробу, 950 грн.; К_ТР =1.

Договірна ціна

Договірна ціна (Ц_дог) може бути встановлена за домовленістю між виробником і споживачем в інтервалі між нижніми й верхньої лімітними цінами.

З виразу: 810,05 < Ц _дог < 1045, вибираємо: Ц_дог = 927 грн.

 

Охорона праці

 

Сучасний розвиток науки і техніки привносить істотні нововведення у всі області виробництва, істотно підвищуючи продуктивність праці працівників. Як показує практика, більшість випадків при яких гинуть люди відбувається через ігнорування ними правил техніки безпеки і експлуатації устаткування, але багато відбувається і через незадовільну організацію охорони праці на підприємстві. Охорона праці – це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, направлених на збереження здоров'я і працездатності людини у процесі праці.

В даному дипломному проекті був розроблений автономний універсальний пристрій – «Охоронна сигналізація з GSM каналом», яка використовується усередині приміщення для охоронних цілей.

Одним з етапів виготовлення пристрою є монтаж радіоелементів на друковану плату. Монтажно-складальні операції у виробництві радіоелектронної апаратури складають 30–50% всіх робіт. До другого етапу відноситься програмування МК, який є основним функціональним елементом схеми. Задачею даного розділу є розгляд умов праці і охорони праці, а також заходів щодо забезпечення безпеки праці на робочому місці при розробці, і монтажі друкованої плати, а також на етапі розробки програмного забезпечення.

Питання захисту персоналу від впливу ЕМВ в даному розділі не розглядалося, оскільки у системі використовується стандартний канал GSM зв’язку на який є сертифікат відповідний санітарно-гігієнічним нормам в Україні ГОСТ 12.1.006–84, ДСНіП №239.

 

Порівняльний аналіз розроблювального пристрою з аналогами

 

З розвитком послуг стільникового зв'язку все більше розповсюдження отримують GSM сигналізації. Перевага GSM сигналу над звичайним радіосигналом у тому, що радіосигнал є обмеженим по дальності зв‘язку, станція випрацювання такого сигналу має великі розміри, а отже, енергоємна і залежить від електропостачання. Разом з тим, GSM джерело має розміри мобільного телефону і може працювати від акумулятора, а дальність поширення такого сигналу обмежується лише можливостями вашого мобільного оператора.

Суть такої охоронної системи полягає у використанні вже наявного GSM каналу будь-якого стільникового оператора для передачі сигналів тривоги у вигляді SMS або голосу на телефон абонента, а можливо і групи абонентів. Велика кількість подібних каналів сигналізації дозволяє довідатися про стан параметрів об'єкта охорони: від активності об'єктів до температури і атмосферного тиску на ділянці охорони.

Принцип роботи охоронної GSM сигналізації: на об'єкті, що охороняється встановлюється комплект охоронної сигналізації, який оснащується GSM модемом або мобільним телефоном. При виникненні ситуації тривоги контрольна панель активізує цей модем, і далі можливі три результати:

1. Передача SMS.

В процесі налаштовування системи в GSM модем заносять sms-повідомлення, які будуть передані на запрограмований номер телефону згідно з заздалегідь визначеними ситуаціями, наприклад, «Тривога», «Відсутність мережного живлення», «Пожежа», «Витік води» і ін.

Причому для кожної події можна запрограмувати своє повідомлення. Отримавши таке sms-повідомлення, власник буде точно знати, що сталося на об'єкті охорони: тривожна ситуація або, наприклад, витік води.

2. Дзвінок на мобільний телефон.

Це мабуть, «найбюджетніший» варіант використання системи. У випадку тривоги, наприклад, відкриття вхідних дверей під час перебування системи в режимі «ОХОРОНА», модем робить дзвінок на Ваш мобільний телефон. На екрані телефону відображається номер абонента, що викликається, яким є охоронна система. Вам відразу стає зрозуміло, що відбулася позаштатна ситуація, але без подальшої деталізації.

Оскільки сьогодні оператори стільникового зв'язка пропонують велику кількість тарифів без абонентської плати, то можна не піклуватися про стан рахунку. Адже немає необхідності піднімати трубку.

3. Голосовий виклик.

Якщо необхідно отримувати голосові повідомлення по спрацьовуванню охоронної системи, то додатково знадобиться голосовий модуль, у який заздалегідь надиктовуються повідомлення про тривогу. При реалізації такої схеми GSM модем буде виконувати функції емалювання дротової телефонної лінії.

GSM – модем працює разом з «класичною» системою охоронної сигналізації, тобто він є доповненням до системи, а це спричиняє додаткові витрати.

Оскільки купівля GSM-Модему вимагає витрат, то замість нього можна використовувати мобільний телефон, який виконує такі ж функції, має менші габарити і доступну ціну.

Система охоронної сигналізація включає:

· датчики;

· виконавчі пристрої.

Датчик - чутливий елемент, що перетворює контрольований параметр в електричний сигнал.

Особливість датчиків для систем охоронної сигналізації та, що вони реєструють, в основному, неелектричні величини. Вимірювання неелектричних величин - досить складне завдання і при цьому датчики мусять забезпечувати високу надійність і вірогідність контролю.

Датчики об'єднуються в зони. Під зоною розуміють один або кілька датчиків, що охороняють певний об'єкт або ділянку об'єкта.

У системах типу «охоронна сигналізація» використовуються датчики наступних типів:

· пасивні інфрачервоні датчики руху;

· датчики розбивання скла;

· активні інфрачервоні датчики руху і присутності;

· фотоелектричні датчики;

· мікрохвильові датчики;

· ультразвукові датчики;

· вібродатчики;

· датчики температури;

· датчики наявності пару і газу;

· магнітні (герконові) датчики;

· шлейфи.

Пульт-Концентратор - центральний пристрій системи типу «охоронна сигналізація». Він виконується на базі мікроконтролера. Всі функції системи обумовлюються програмою мікроконтролера. Параметри програми задає користувач, залежно від його повноважень, зі спеціального пульта.

Існують різні способи постановки / зняття охорони: дистанційно, радіо брелоками, електронними ключами Touch Memory, Proximity, магнітними картами, простими кнопками.

Електронні ідентифікатори Touch Memory являють собою мікросхему, розміщену в міцному корпусі із нержавіючої сталі. Аутентифікація (розпізнання) користувача випрацьовується за унікальним і незмінним для кожної карти кодом завдовжки 48 біт.

Недоліки: незважаючи на наявність унікального 48-бітного коду, який

теоретично унеможливлює підробку Touch Memory, в той же час існують програми, що дозволяють у найкоротший строк здійснювати копіювання цього виду електронних ключів. Подібні програми (в поєднанні зі вмонтованою у корпус Touch Memory програмувальною мікросхемою) використовуються сьогодні численними пунктами, які пропонують «виготовити копію електронних ключів».

Магнітні карти є пластиковими картками стандартних розмірів.

Недоліки: чутливі до забруднення, впливу магнітних полів, нагрівання, механічних ушкоджень. При багаторазових зчитуваннях відбувається поступове стирання магнітного шару. Досвід експлуатації виявив слабкість пристроїв для зчитування магнітних карт і карт зі штриховим кодом.

Незважаючи на сучасність і простоту, використання таких ідентифікаторів вимагає додаткових заходів обережності: зберігання має здійснюватися так, як і зберігання звичайного ключа від квартири (з якого можна зняти зліпок) або банківської карти (унікальний код якої можна зчитати).

На відміну від цих методів постановки / зняття охорони, використання звичайної кнопки керування (КК), що розміщується на території, яка охороняється, є досить простим і надійним.

Прокладку дротів від блоку керування до КК слід виконувати прихованою, бо обрив дроту порушує працездатність пристрою. Оскільки обірвати дріт можна тільки перебуваючи усередині охоронного приміщення, що вимагає відкриття дверей, чи вікон - моментально спрацює паралельна ланка охоронної сигналізації.

Розроблена охоронна сигналізація є універсальним, недорогим пристроєм і не поступається за своїми функціями й можливостями таким аналогам як: комплект GSM сигналізації «GSA-04 стандарт» і «GSA-04 економ», GSM сигналізація на базі МК PIC16F628A, Сталкер-5 (C60).

 

 

2. Розробка структурної схеми сигналізації

 

Охоронну сигналізацію з GSM-каналом можна розділити на такі структурні блоки, які й будуть складати структурну схему даного пристрою:

– кнопка керування;

– мікроконтролер AT89C 2051–24PI, ATTINY2313;

– датчики;

– перемикачі;

– сирена, зовнішній маяк;

– мобільний телефон з GSM-каналом.

Однократне натискання кнопки керування й утримання протягом 1…2 с запускає систему.

Даний пристрій містить два мікроконтролери, що дозволяє виконувати призначені функції кожним з них, незалежно один від одного.

Мікроконтролер AT89C 2051–24PI виконує основні функції по звіту часу на вхід Т1, на вихід Т2, тривалість звучання сирени Т3.

Ці параметри встановлюються за допомогою перемикача SA 1–4 на платі пристрою.

Два з‘єднувальні шлейфи і герконові датчики встановлені на вікнах і вхідних дверях приміщення, що охороняється. При порушенні цілісності одного або кількох шлейфів сигналізації (наприклад, розмикання герконового датчика) приводить до вмикання низькочастотного звукового сигналу і активує другий мікроконтролер, що виконує функцію розсилання sms-повідомлень або робить телефонні дзвінки на запрограмовані номери.

Сирена (звуковий оповісник) ПКІ-1 забезпечує тривалу подачу голосного звукового сигналу (100…105 дБ). Зовнішній світлодіод «Маяк» сигналізує про режими роботи охоронного пристрою (горить безперервно в режимі «Охорона» і перервно - у режимі «Тривога»).