Автоматическая система контроля и управления заполнением резервуаров

Содержание

Введение

1. Обзор и сравнительный анализ методов измерения уровня

1.1 Емкостные уровнемеры

1.2 Поплавковые и буйковые уровнемеры

1.3 Уровнемеры с визуальным отсчетом

1.4 Акустические уровнемеры

1.5 Гидростатические уровнемеры

1.6 Индуктивные уровнемеры

2. Выбор структурной схемы

3. Разработка и расчет узлов принципиальной схемы

3.1 Расчет генератора треугольного напряжения

3.2 Расчет датчика и усилителя

3.3 Расчет выпрямителя

3.4 Расчет фильтра

3.5 Модуль аналого-цифрового преобразователя

3.7 Модуль микроконтроллера

3.8 Модуль внешней памяти команд

3.9 Модуль последовательного интерфейса RS-232C

3.10 Модуль клавиатуры и дисплея

3.11 Модуль счетчика времени

3.12 Расчет генератора тактовых импульсов

3.13 Расчет распределителя импульсов и коммутаторов

3.14 Расчет устройства сравнения

3.15 Расчет световой и звуковой индикации

3.16 Расчет схемы запуска и управления насосом

3.17 Расчет блока питания

4. Разработка программного обеспечения

4.1 Разработка алгоритма программы для микроконтроллера

4.2 Разработка алгоритма программы для внешней ПЭВМ

5.Технико-экономическое обоснование проекта

5.1 Определение трудоемкости работ по НИР и ОКР

5.2 Расчет затрат на НИР и ОКР

5.3 Расчет эксплуатационных расходов

5.4 Расчет эксплуатационных расходов аналога

5.5 Технико-экономические показатели

6. Охрана труда и техника безопасности

6.1 Основные меры безопасности при обслуживании действующих электроустановок

6.2 Технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в действующих ЭУ

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Бурное развитие компьютерных технологий в последние десятилетия привело к тому, что уже, наверное, ни одна область человеческой жизни не обходится без компьютерной техники. Медицина, сельское хозяйство, производство, сфера обслуживания, наука, образование, быт, военные технологии, экономика - везде микропроцессорная техника помогает человеку, позволяя более эффективно и экономично организовывать свой труд, экономить время. Компьютеры так плотно вошли в нашу жизнь, что мы уже порой и не замечаем, что во многих устройствах, окружающих нас, используются микрокомпьютеры: будь то цифровой телевизор, музыкальный центр, кухонный комбайн, пылесос или другое устройство.

Микроконтроллеры на базе ОЭВМ решают все более широкий и трудоемкий круг задач. При этом возрастает сложность разрабатываемых систем, а соответственно и программного обеспечения по управлению этими системами. На данном этапе развития технологий производства различных микросхем все большую часть в конечной стоимости всего проекта составляет разработка программного обеспечения для проектируемого устройства.

Использование микроэлектронных средств в различных изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров и т.д.) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть время "морального старения", но и придает им принципиально новые потребительские качества, расширяет функциональные возможности.

В последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для "интеллектуализации" оборудования различного назначения. ОЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах различного назначения обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при низкой стоимости. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные ЭВМ.

На сегодняшний день имеется несколько десятков различных типов микропроцессорных наборов и однокристальных микроЭВМ, отличающихся разрядностью, системой команд, быстродействием, потребляемой мощностью, номиналами питания и т.д.

Одной из особенностей развития науки и техники нашего века является развитие электроники. Без электронных устройств ныне не может существовать ни одна отрасль промышленности, транспорта, связи. Усиленное развитие и применение электроники вызвано возросшими потребностями промышленности. Достижения электроники влияют не только на экономическое развитие нашего общества, но и на социальные процессы, распределение рабочей силы, образование, электронные устройства все шире применяются в быту.

Современный уровень развития энергетических и других промышленных установок характеризуется интенсификацией технологических процессов с использованием агрегатов большой мощности. Например, в теплоэнергетике единичные мощности возросли за 30 лет в десятки раз, а в атомной энергетике - в сотни раз. Примерно так же возросли скорости протекания технологических процессов, число измеряемых параметров на одном агрегате, которое в настоящее время исчисляется тысячами. Поэтому надёжность средств измерения и информационно-измерительных систем во многих случаях определяют надёжность агрегата в целом. Без достоверных значений параметров и автоматического контроля за этими значениями, в большинстве случаев нельзя управлять процессом или агрегатом, без средств измерения невозможна автоматизация. Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значений измеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизации технологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала. Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей, а для этого нужны надёжные и точные средства измерения.

Уровень является одним из важных параметров в ряде технологических процессов. В химической промышленности измерение уровня составляет до 40% всех измерений. Условия измерения самые разнообразные - кипящие жидкости при высоких давлениях и температурах (барабаны энергоблоков, выпарные установки и др.), агрессивные жидкости (кислоты, щелочи, жидкий хлор и др.), неагрессивные жидкости в емкостях высотой 20 м и более.

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета. Средства измерения уровня называют уровнемерами.

Измерение уровня - довольно распространенный измерительный процесс в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Иногда по результатам измерения уровня судят об объемном количестве вещества, содержащегося в резервуарах (баках, цистернах, танках и т.п.). Для этого используют либо мерные емкости постоянного (по высоте) поперечного сечения (например, мерные баки объемных расходомерных установок), либо специальные тарировочные таблицы, ставящие в соответствие каждому текущему значению уровня значение объема резервуара. В ряде отраслей промышленности, например, в химической и пищевой, в промышленности строительных материалов или в области подъемно-транспортной техники, к приборам для измерения уровня заполнения емкостей и сосудов или уровнемерам предъявляют различные требования. В ряде случаев требуется только сигнализация определенного предельного уровня; в других случаях необходимо непрерывное измерение уровня заполнения. При выборе уровнемера необходимо учитывать такие физические и химические свойства материала, как температура, абразивные свойства, вязкость, электрическая проводимость, радиоактивность, химическая агрессивность и т.д. Кроме того, следует принимать во внимание рабочие условия в резервуаре или около него: давление, вакуум, нагревание, охлаждение, способ заполнения или опорожнения (пневматический или механический) резервуара, наличие мешалки, огнеопасность и взрывоопасность.

Как и все средства измерений, уровнемеры состоят из совокупности измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерения (устройств для линеаризации функций преобразования, отсчетных устройств и т.д.).

Первичный преобразователь (датчик) воспринимает измеряемую величину - уровень - и преобразует ее в выходной сигнал (электрический, пневматический, частотный), поступающий на последующие преобразователи, или в показания, отсчитываемые по шкале уровнемера.

Измерение уровня жидкости играет важную роль при автоматизации технологических процессов, особенно если поддержание уровня связано с условиями безопасной работы оборудования. Наибольшее распространение для измерения уровня жидкостей получили гидростатический и поплавковый методы измерения. Несколько меньше распространены буйковые и емкостные методы. Акустический, индуктивный, высокочастотный и другие методы получили ограниченное распространение. Очень широко распространены сигнализаторы и реле уровня, которые могут срабатывать с погрешностью в доли миллиметра при достижении уровнем жидкости чувствительного элемента.

За последние несколько лет происходило быстрое совершенствование средств измерения уровня. Внедрялись более надежные электронные системы, лишенные дрейфа. Одним из значительных факторов повышения воспроизводимости измерений является наличие элементов электроники, способных работать при высокой температуре, что позволяет устанавливать предварительный усилитель непосредственно на чувствительном элементе измерительного преобразователя уровня. Применение новых материалов и методов производства для изготовления чувствительных элементов, находящихся в контакте с измеряемой средой, способствовало значительному расширению области применения емкостных измерительных преобразователей уровня.

уровнемер контроль автоматический программный

1. Обзор и сравнительный анализ методов измерения уровня

Уровнемеры могут использоваться либо для контроля за отклонением уровня от номинального и в этом случае они имеют двустороннюю шкалу, либо для определения количества жидкости (в сочетании с известными размерами емкости) и в этом случае они имеют одностороннюю шкалу. В зависимости от условий измерения, свойств контролируемой среды используются различные методы измерения уровня. Если нет необходимости в дистанционной передаче показаний, уровень жидкости можно измерять уровнемерами с визуальным отсчетом (указательных стекол). При необходимости дистанционного измерения уровня используются более сложные уровнемеры: гидростатические (дифманометрические и барботажные), буйковые и поплавковые, емкостные, индуктивные, радиоизотопные, волновые, акустические, термокондуктометрические. Рассмотрим некоторые разновидности этих уровнемеров.

 

1.1 Емкостные уровнемеры

Емкостными называются уровнемеры, основанные на зависимости электрической емкости конденсаторного преобразователя, образованного одним или несколькими стержнями, цилиндрами или пластинами, частично введенными в жидкость, от уровня жидкости.

Обычные механические уровнемеры не позволяют производить непрерывные измерения, когда объектом измерения являются зернистые или порошкообразные материалы. Емкостный метод дает такую возможность. Давление или разрежение играет здесь подчиненную роль.

Емкостные уровнемеры можно использовать как для сигнализации предельных значений, так и для непрерывного измерения. Точность индикации составляет при наличии однородных материалов 0,5.2 %. Данный метод измерения непригоден, однако, для измерения смеси жидкости с твердыми частицами, имеющими другую диэлектрическую проницаемость, так как эта величина должна оставаться постоянной. Его нельзя применять также в условиях колебания влагосодержания и изменения соотношения компонентов смеси.

Конструкция конденсаторных преобразователей различна для электропроводных инеэлектропроводных жидкостей.

Электропроводными считаются жидкости, имеющие удельное сопротивление р < 10^е Омм и диэлектрическую проницаемость ε_ж > 7. Различие преобразователей состоит в том, что один из электродов уровнемеров для электропроводных жидкостей покрыт изоляционным слоем, электроды преобразователей для неэлектропроводных жидкостей не изолированы. Электроды могут быть в виде плоских пластин, стержней; в качестве электрода может использоваться металлическая стенка сосуда. Часто применяются цилиндрические электроды, обладающие по сравнению с другими формами электродов хорошей технологичностью, лучшей помехоустойчивостью и обеспечивающие большую жесткость конструкции. Взаимное расположение электродов зафиксировано проходным изолятором. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, часть межэлектродного пространства которого высотой h заполнена контролируемой жидкостью, оставшаяся часть высотой (Н-h) - ее парами.

В общем виде, емкость цилиндрического конденсатора определяется выражением:

С=, (1.1)

где ε₀ = 8,8510^-12 Ф/м - диэлектрическая проницаемость вакуума; ε - относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего межэлектродное пространство; Н - высота электродов; d1, d2 - диаметры соответственно внутреннего и наружного электродов.

На основании (1.1) легко записать выражения для емкости С1 части преобразователя, находящейся в жидкости, и для емкости С2 части, находящейся в газовом пространстве:

С1=, С2=, (1.2)

где ε_Ж, ε _Г - относительные диэлектрические проницаемости жидкости и газа над ней.

Суммарное выходное сопротивление преобразователя Zпp кроме емкостей С1 и С2 определяется также емкостью Си проходного изолятора и его активным сопротивлением Rи, а также емкостью и проводимостью соединительного кабеля.

Суммарная емкость преобразователя:

Спр⁼ С1 +С2 +Си (1.3)

Емкость Си от значения h не зависит, кроме того, для газов ε _r =1, поэтому

 (1.4)

Таким образом, при ε_ж=const емкость Спр однозначно зависит от измеряемого уровня h. В реальных условиях ε_ж может изменяться (например, при изменении температуры жидкости, ее состава и т.д.).

Для уменьшения влияния изменения ε_Ж на показания уровнемера обычно используется компенсационный конденсатор. Емкость компенсационного конденсатора используется в электронной схеме в качестве корректирующего сигнала.

Недостатком такой схемы введения поправки является увеличение не измеряемого уровня, обусловленного высотой h_K электродов компенсационного конденсатора. Следует отметить, что отрицательное влияние на работу емкостных уровнемеров оказывает активное сопротивление преобразователя. Оно слагается из активного сопротивления проходного изолятора и активного сопротивления контролируемой жидкости в межэлектродном пространстве (обычно значение последнего пренебрежимо мало). Для уменьшения влияния активного сопротивления преобразователя в схему уровнемера включается фазовый детектор. В конденсаторных преобразователях для электропроводных жидкостей один электрод выполняется изолированным. Если резервуар металлический, то его стенки могут быть использованы в качестве второго электрода. Если резервуар неметаллический, то в жидкость устанавливается металлический неизолированный стержень, выполняющий роль второго электрода.

В емкостных уровнемерах для измерения электрической емкости преобразователя используются 4 вида схем: резонансные, генераторные, "зарядно-разрядные" и мостовые методы переменного тока.

Рис. 1.1 Принципиальная схема электронного индикатора уровня ЭИУ

Наиболее простыми и точными являются мостовые схемы, примером которых может быть схема электронного индикатора уровня ЭИУ (Рис.1.1.). Мост состоит из двух вторичных обмоток I и II трансформатора Тр (питаемого генератором Г), емкости преобразователя Спр и подстроечного конденсатора С. Мост уравновешен при нулевом уровне жидкости, при этом сигнал на входе и выходе усилителя равен нулю. При увеличении уровня емкость Спр растет, разбаланс моста увеличивается, и напряжение на входе усилителя возрастает. Усилителем этот сигнал усиливается, преобразуется в унифицированный и измеряется вторичным прибором ВП. Диапазоны измерения уровнемеров ЭИУ определяются типом преобразователя и могут изменяться от 1 до 20 м; предел допускаемой основной погрешности 2,5 %.

Емкостные уровнемеры нашли широкое распространение из-за дешевизны, простоты обслуживания, удобства монтажа первичного преобразователя на резервуаре, отсутствия подвижных элементов, возможности использования в достаточно широком интервале температур (от криогенных до +200°С) и давлении (до 6 МПа), К числу недостатков их следует отнести непригодность для измерения уровня вязких (динамическая вязкость более 1 Па-с), пленкообразующих, кристаллизующихся и выпадающих в осадок жидкостей, а также высокую чувствительность к изменению электрических свойств жидкости и изменению емкости кабеля, соединяющего первичный преобразователь с измерительным прибором.

1.2 Поплавковые и буйковые уровнемеры

Поплавковым называется уровнемер, основанный на измерении положения поплавка, частично погружаемого в жидкость, причем степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкости неизменна. Об уровне судят по положению указателя, соединенного с поплавком гибкой (лента, трос) или жесткой механической связью. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно, по его положению может быть определено значение уровня. При движении поплавка на него действуют следующие силы: сила тяжести поплавка G, выталкивающая сила газовой и жидкой фаз, силы сопротивления Рс в подвижных элементах уровнемера. Поплавковые уровнемеры используются для измерения уровня в резервуарах при невысоком избыточном давлении, поэтому выталкивающей силой газовой фазы на поплавок можно пренебречь. В этом случае силы, действующие на поплавок, связаны соотношением

,

где V_Ж - объем погруженной части поплавка; р_Ж - плотность жидкости.

Сила сопротивления Рс направлена против движения поплавка и поэтому изменяет знак при изменении направления движения. Из последнего уравнения можно получить выражение:

 (1.5)

Объем V_Ж однозначно определяет осадку (глубину погружения) поплавка. При изменении плотности контролируемой жидкости на Δр_Ж изменяется объем погруженной части на ΔV_Ж, что приводит к изменению осадки, т, е. к появлению дополнительной погрешности. Из (1.5) можно получить выражение для ΔV_Ж в виде:

 (1.6)

Таким образом, объем погруженной части V_Ж, а следовательно, осадка поплавка, является параметром, определяющим дополнительную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для уменьшения этой погрешности целесообразно уменьшение осадки поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо уменьшением сил Рс, либо облегчением поплавка.

Размеры поплавка ограничиваются размерами уровнемера, масса поплавка не может быть сильно уменьшена из-за необходимости обеспечения требуемого натяжения гибкого элемента и преодоления сил трения. Значение сил сопротивления определяется выбором схемы связи поплавка с измерительной схемой уровнемера.

Наибольшее распространение получили уровнемеры с механической связью поплавка с измерительной схемой, причем эта связь может быть образована как гибкими элементами (тросом, лентой), так и жесткими (рычагом, рейкой). Использование гибких элементов практически исключено в уровнемерах для сосудов под давлением из-за сложности герметизации выводов. Герметизация проще обеспечивается в рычажных уровнемерах, однако их недостатком является небольшой диапазон измерения - до нескольких десятков сантиметров (при гибкой связи диапазон измерения достигает 12 м).

Поплавковые уровнемеры обладают определенными достоинствами: простотой устройства, большим диапазоном измерения, достаточно высокой точностью, возможностью измерения уровня агрессивных и вязких сред, широким температурным диапазоном измерения. Недостатки, ограничивающие, их применение: наличие поплавка в резервуаре, трудности измерения уровня в резервуарах под давлением.

Буйковыми называются уровнемеры, основанные на законе Архимеда: зависимости выталкивающей силы, действующей на буек, от уровня жидкости. Чувствительным элементом таких уровнемеров является массивное тело (например, цилиндр.) - буек, подвешенное вертикально внутри сосуда и частично погруженное в контролируемую жидкость.

Буек закреплен на упругой подвеске с жесткостью с, действующей на буек с определенным усилием. При увеличении уровня на h от нулевого положения увеличится выталкивающая сила, что вызовет подъем буйка на х, причем при подъеме его увеличивается осадка, т.е. x<h. При этом изменяется усилие, с которым подвеска действует на буек, причем изменение равно изменению выталкивающей силы, вызванной увеличением осадки буйка на (h-x):

х_С = (h - x) p_ЖgF- (h-x) p_ГgF, (1.7)

где с - жесткость подвески; р_Ж, р_Г - плотность жидкости и газа; F - площадь поперечного сечения буйка.

Отсюда легко получить выражение для статической характеристики буйкового уровнемера:

 (1.8)

Таким образом, статическая характеристика буйкового уровнемера линейна, причем чувствительность его может быть увеличена увеличением F или уменьшением жесткости подвески с.

Из (1.8) легко установить, что при использовании конкретного уровнемера дополнительные погрешности могут возникнуть за счет изменения величин с, F, р_Ж-р_Г. Причиной изменения этих величин является изменение температуры и давления в сосуде, при этом наибольшей является погрешность, вызванная изменением р_Ж-р_Г.

Буек подвешен на рычаге, закрепленном на призматической подушке, которая опирается на ножевую опору. К подушке жестко прикреплен конец торсионной трубки, второй конец которой посредством фланца жестко и герметично крепится на кронштейне, представляющем собой часть корпуса уровнемера. Таким образом, конец трубки неподвижен, другой конец может поворачиваться вместе с подушкой. Внутри трубки пропущен жесткий стержень, приваренный к подушке. На свободном конце стержня находится заслонка пневмопреобразователя. При изменении уровня происходит поворот подушки вместе с закрепленным на ней концом торсионной трубки, при этом изменяется усилие, с которым трубка воздействует на буек. Одновременно с поворотом подушки поворачивается заслонка, изменяется зазор между ней и соплом, что приводит к изменению давления на входе и выходе пневмоусилителя и изменению показаний измерительного прибора ИП.

Основная погрешность такого уровнемера колеблется в пределах 1-1,5 %. Кроме описанной схемы буйкового уровнемера существуют другие разновидности. В частности, выпускаются уровнемеры УБ-Э и УБ-П соответственно с электрическим и пневматическим унифицированными выходными сигналами, основанные на принципе силовой компенсации. Эти преобразователи выпускаются классов 1 и 1,5 с диапазонами измерения 0-0,04 и 0-16 м. Существуют буйковые уровнемеры, в которых буек несет сердечник дифференциально-трансформаторного передающего преобразователя. Очевидно, что в таких уровнемерах максимальное перемещение буйка должно быть равно номинальному перемещению сердечника. Буйковые уровнемеры могут использоваться как для измерения уровня сжиженных газов с большой плотностью (азота, неона и др.), так и для контроля сред при давлении до 32 МПа и температуре до +400°С.

 

1.3 Уровнемеры с визуальным отсчетом

Такие уровнемеры основаны на визуальном измерении высоты уровня жидкости. При невысоких давлениях среды высота уровня измеряется в стеклянной трубке (указательном стекле), сообщающейся с жидкостным и газовым пространствами контролируемого резервуара. При повышенных давлениях применяются плоские стекла, на поверхности которых со стороны жидкости нанесены вертикальные граненые канавки. Из условий прочности не рекомендуется применять указательные стекла длиной более 0,5 м, поэтому при большом диапазоне изменения уровня устанавливается несколько стекол в шахматном порядке таким образом, чтобы их диапазоны измерения перекрывались.

Основным источником дополнительной погрешности таких уровнемеров является разница плотностей жидкости в контролируемом резервуаре и в стекле, вызываемая различием температур (особенно если жидкость в резервуаре находится при высокой температуре, а указательное стекло находится на значительном удалении). Различие плотностей приводит к различию уровней в резервуаре и указательном стекле (уровень в стекле иногда называют "весовым" уровнем); при этом абсолютная погрешность измерения может быть вычислена по формуле:

, (1.9)

где p1 и p2 - плотности жидкости в резервуаре.

Погрешность может достигать существенных значений, поэтому с целью ее уменьшения необходима либо тепловая изоляция уровнемера, либо продувка его жидкостью из резервуара перед отсчетом.

 

1.4 Акустические уровнемеры

По принципу действия акустические уровнемеры можно подразделить на локационные, поглощения и резонансные.

В локационных уровнемерах используется эффект отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела жидкость - газ. Положение уровня определяется по времени прохождения ультразвуковых колебаний от источника до приемника после отражения их от поверхности раздела. В уровнемерах поглощения положение уровня определяется по ослаблению интенсивности ультразвука при прохождении через слои жидкости и газа. В резонансных уровнемерах измерение уровня производится посредством измерения частоты собственных колебаний столба газа над уровнем жидкости, которая зависит от уровня жидкости.

Наибольшее распространение получили локационные уровнемеры. Локация уровня может производиться либо через газовую среду над жидкостью (такие уровнемеры иногда называют акустическими), либо снизу через слой жидкости (такие уровнемеры иногда называют ультразвуковыми). Недостатком первого типа уровнемеров являются погрешность от зависимости скорости ультразвука от давления и температуры газа и сильное поглощение ультразвука газом, что требует большей мощности источника, чем при локации через жидкость. Однако на показаниях таких уровнемеров не сказывается изменение характеристик жидкости, поэтому такие уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня жидкостей неоднородных, содержащих пузырьки газа или кристаллизующихся. Такие уровнемеры используются для жидкостей, имеющий температуру не более 80°С и давлением не более 4 МПа.

Уровнемеры с локацией через жидкость могут быть использованы для сред под высоким давлением, для них требуется небольшая мощность источника, однако они чувствительны к включениям в жидкость, например к пузырькам газа при вскипании. Поэтому эти уровнемеры применимы только для однородных жидкостей. Кроме того, они также чувствительны к изменению температуры и давления среды из-за зависимости от них скорости распространения ультразвука в жидкости.

Источником и одновременно приемником отраженных ультразвуковых колебаний является пьезоэлемент, заключенный в акустический преобразователь. Локация осуществляется ультразвуковыми импульсами, которые возбуждаются пьезоэлементом путем подачи на него электрических импульсов от генератора. Одновременно генератор включает схему измерения времени. Отраженный ультразвуковой импульс возвращается на пьезоэлемент через время t, соответствующее контролируемому уровню в соответствии с выражением:

, (1.10)

где с - скорость ультразвука в газе.

Пьезоэлемент преобразует отраженный ультразвуковой импульс в электрический сигнал, который усиливается усилителем и подается на схему измерения времени. Преобразователь преобразует значение времени в унифицированный выходной сигнал 0 - 5 мА, измеряемый вторичным прибором.

Для уменьшения влияния изменения температуры газа имеется блок температурной компенсации, включающий в себя термометр сопротивления, расположенный внутри акустического преобразователя. Уровнемер ЭХО-1 может иметь диапазоны измерения 0 - 1, 0 - 2, 0 - 3 м; класс точности уровнемера 2,5.

Разница может заключаться в ином способе температурной компенсации. Основная погрешность уровнемеров с локацией через жидкость не превышает 2,5% диапазона измерения уровня.

Кроме перечисленных существует еще множество типов уровнемеров как, например, термокондуктометрические (зависимость электрического сопротивления нагреваемого током резистора от уровня жидкости); радиоизотопные; радиоволновые (зависимость параметров колебаний электромагнитных волн от высоты уровня жидкости) к числу которых относят радиолокационные (явление отражения электромагнитных волн от границы раздела сред, различающихся электрическими и магнитными свойствами), радиоинтерференционный, эндовибраторный, резонансный.

 

1.5 Гидростатические уровнемеры

В этих уровнемерах измерение уровня Н жидкости постоянной плотности ρ сводится к измерению гидростатического давления Р, создаваемого жидкостью, причем

 (1.11)

Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление жидкости измеряется дифманометром, называется дифманометрическим.

Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление жидкости преобразуется в давление воздуха, называется пневмоуровнемером. Разновидностью пневмоуровнемера является барботажный уровнемер, в котором воздух, подаваемый от постороннего источника, барботирует через слой жидкости.

Обе импульсные трубки дифманометра заполняются контролируемой жидкостью (если она не агрессивна). Дифманометр измеряет разность давлений Р1 и Р2, действующих на его чувствительный элемент. В соответствии с (1.11) можно записать выражения для этих давлений:

 

,  (1.12)

Таким образом, дифманометр будет измерят перепад давлений, выражающийся через контролируемый уровень Н:

 (1.13)

Если плотности ρ1 и ρ2 жидкости обеих импульсных трубках одинаковы и если h1 =h2, то

, где ρ1= ρ2= ρ (1.14)

Из (1.12) и (1.13) видно, что дифманометрический уровнемер измеряет "весовой" уровень, т.е. его показания будут изменяться при изменении плотности контролируемой среды. Погрешность в показаниях появится также, если имеется разность плотностей ρ1 и ρ2 в импульсных трубках (для исключения этой погрешности импульсные трубки прокладываются рядом). Наконец, формула (1.13) справедлива только в том случае, если уровень жидкости в "минусовой" импульсной трубке (обозначенной знаком ”-") будет неизменным при изменении контролируемого уровня Н.

Схемы дифманометрических уровнемеров не обеспечивают независимости показаний от изменения давления при любом текущем значении контролируемого уровня.

Все схемы подключения дифманометров-уровнемеров могут использоваться для измерения уровня жидкостей в объектах электростанций или промышленных предприятий. Конкретная схема измерения определяется условиями работы объекта и необходимой точностью измерения уровня. Так, при измерении уровня в подогревателях питательной или сетевой воды электростанций обычно используются однокамерные уравнительные сосуды.

Перепад давления, действующий на дифманометр, определяется выражением:

 или (1.15)

, (1.16)

где ρ_В, ρ' u ρ" - плотности воды в плюсовой импульсной трубке, конденсата и пара.

Перепад ΔР, действующий на дифманометр, определяется выражением:

 (1.17)

Поскольку при давлении в конденсаторе ρ' >> ρ" выражение для перепада давления упрощается:

 (1.18)

Дифманометры в качестве измерителей уровня нашли применение также и в криогенной технике для измерения уровня низкокипящих сред. Особенностью подключения дифманометров-уровнемеров к емкостям является отсутствие уравнительных сосудов. Импульсные трубки выводятся из газовой полости и части, заполненной жидкостью, причем, последняя выводится горизонтально для исключения возможного влияния столба жидкости в трубке. Если нижняя импульсная трубка будет заполнена жидкостью, то при ее испарении порциями возможно колебание давления в измерительной схеме. Во избежание этого отбор давления осуществляется из специального колпачкового устройства. В этом случае жидкость (за счет притока теплоты по импульсной трубке) испаряется в полость под колпачком, что исключает пульсацию давления.

В тех случаях, когда разность температур между контролируемой средой и средой, окружающей резервуар, меньше 50°С, для уменьшения пульсации давления в плюсовой импульсной трубке на ней вблизи резервуара устанавливается тепловая рубашка, в которую подается теплая среда. Этим обеспечивается надежное испарение жидкости в пространство под колпачком.

Метод измерения уровня дифманометрами обладает рядом достоинств. Такие уровнемеры отличаются механической прочностью, простотой монтажа, надежностью. Но им присущ один существенный недостаток: чувствительный элемент дифманометров находится в непосредственном контакте с контролируемой средой. При измерении уровня агрессивных сред это вызывает необходимость либо использования специальных материалов для дифманометров, либо применения схем подключения дифманометров, не допускающих попадания активных сред в дифманометр, например включения в импульсные линии разделительных устройств, продувка импульсных линий чистой водой и т.д.

От этого недостатка свободен один из типов гидростатических уровнемеров - барботажный пневмоуровнемер.

 

1.6 Индуктивные уровнемеры

Принцип действия индуктивных уровнемеров основан на зависимости индуктивности одиночной катушки или взаимной индуктивности двух катушек от глубины погружения их в электропроводную жидкость. Такая зависимость обусловлена возникновением в жидкости под действием магнитного поля переменного тока возбуждения вихревых токов, магнитное поле которых оказывает размагничивающее действие на поле тока возбуждения. Действительно, по определению индуктивность L катушки представляет собой отношение магнитного потока Ф к току I создающему этот поток. При погружении катушки в жидкость в ней создаются вихревые токи, магнитное поле которых по закону Ленца направлено навстречу основному, т.е. результирующий магнитный поток будет меньше потока "сухой" катушки. Это означает, что индуктивность погруженной катушки меньше индуктивности сухой катушки. Таким образом, если индуктивный преобразователь представляет собой одиночную длинную катушку, то ее индуктивность и полное сопротивление Z=R+jωL будут зависеть от глубины погружения (R - активное сопротивление катушки, ω - круговая частота тока возбуждения). Существуют индуктивные преобразователи, содержащие две индуктивно связанные катушки, образующие трансформатор (трансформаторные преобразователи).

При изменении индуктивностей L1 и L2 обеих катушек изменяется их взаимная индуктивность М в соответствии с выражением:

, (1.19)

где k - коэффициент связи, определяемый потоками рассеяния.

В реальных конструкциях таких преобразователей обмотки, выполняются намоткой в два провода, при этом L1 = L2 = L и k >> 1.

Из принципа действия индуктивных уровнемеров видно, что они пригодны для измерения уровня только электропроводных сред. Кроме того, поскольку интенсивность вихревых токов зависит от электропроводности среды, изменение ее в процессе измерения вызовет появление дополнительной погрешности.

Наибольшее распространение эти уровнемеры получили для измерения уровня жидкометаллического теплоносителя в ядерных энергетических установках.

Преобразователь состоит из обмотки возбуждения, по которой протекает переменный ток возбуждения Iв, и вторичной обмотки, с которой снимается выходной сигнал Uвых. Преобразователь помещен в металлический защитный чехол, который герметично закреплен в крышке резервуара. Это позволяет осуществлять замену уровнемера без нарушения герметичности контура. Как уже указывалось, под действием потока возбуждения в толще контролируемой среды (например, жидкого металла) возникают вихревые токи. Это приводит к зависимости взаимной индуктивности М между обмотками от уровня металла. Эта зависимость линейна по всей длине обмоток, кроме концевых участков, длиной, равной их диаметру, где характеристика искривляется. Таким образом, ЭДС E=ωMIв во вторичной обмотке, а следовательно, и выходное напряжение Uвых будет линейно зависеть от уровня. Взаимодействие поля возбуждения и поля вихревых токов осуществляется через металлический защитный чехол, который ослабляет поля и, следовательно, ухудшает чувствительность преобразователя, причем экранирующее действие чехла увеличивается с ростом частоты ω тока возбуждения I_В. Однако выбирать низкое значение ω нецелесообразно, так как при этом уменьшается ЭДС Е во вторичной обмотке, а следовательно, и Uвых (обычно частота выбирается равной 4 - 5 кГц).

Основным недостатком трансформаторных преобразователей уровня является влияние изменения температуры контролируемой среды на результат измерения. Это влияние обусловлено изменением активного сопротивления обмоток в зависимости от изменения температуры, и изменением их индуктивности в связи с линейным расширением провода, а также изменением проводимости чехла и контролируемой среды. Кроме того, на результат измерения будут оказывать влияние изменения состава среды, а также изменение со временем свойств материалов чехла. При измерении уровня жидких металлов влияние будет оказывать также наличие на чехле пленки расплава или пленки окислов. Автоматическая компенсация этих погрешностей представляет собой трудную задачу из-за сложности измерения влияющих величин и сложного характера влияния их на погрешность.

Преобразователи трансформаторного типа удобно использовать в качестве сигнализаторов предельных значений уровня. В этом случае преобразователь состоит из двух отдельных коротких трансформаторов, разнесенных на расстояние, равное разности верхнего и нижнего уровней. Первичные обмотки трансформаторов включены последовательно и питаются от одного источника. Вторичные обмотки включены встречно, и разностный сигнал идет в схему сигнализации.

Срабатывание схемы аварийной сигнализации происходит при нулевом значении выходного напряжения Uвых, т.е. если ЭДС во вторичных обмотках трансформаторов будут равными. Очевидно, что это будет в том случае, если оба трансформатора окажутся одновременно либо ниже уровня (т.е. когда уровень достигнет верхнего аварийного значения), либо выше уровня (когда уровень достигнет нижнего аварийного значения). При промежуточных значениях уровня Uвых ≠ 0 и срабатывания схемы сигнализации не происходит.

Меньшее влияние перечисленные выше факторы оказывают на работу индуктивных уровнемеров дискретного действия. В таких уровнемерах фиксируется достижение определенных значений уровня, т.е. указатель переместится на соседнюю отметку только при изменении уровня на определенное значение - шаг дискретности.

Изменение свойств контролируемого жидкого металла (в том числе и за счет изменения температуры), а также налипший на чехол спой металла или его окислов не приведет к нарушению работоспособности прибора. Суммируя сказанное, можно перечислить достоинства дискретных индуктивных уровнемеров: независимость показаний от изменения температуры среды и наличия на чехле пленок расплава или окислов (при измерении уровня металла).

2. Выбор структурной схемы

Основным элементом измерителя уровня является измерительный преобразователь. Именно он определяет основные характеристики всего прибора.

Проанализировав методы построения измерительных преобразователей, было принято решение о выборе емкостного измерительного преобразователя, на основе которого построена структурная схема всего устройства. Суть метода заключается в преобразовании измеряемой емкости в электрический сигнал, в котором конденсатор рассматривается как пассивный двухполюсник. Поскольку для любого конденсатора, которым в данном случае являются электроды датчика, справедливо равенство:

 (2.1)

при  = const получается достаточно простое линейное соотношение i=kC_Х. Постоянную скорость нарастания имеет, как известно, пилообразный или треугольный сигнал, т.е. при подаче на измеряемую емкость треугольного напряжения ток в цепи, а следовательно, и напряжение на нагрузке Rn, будет постоянным и пропорциональным величине C_Х:

Рис.2.1 Упрощенная схема дифференциатора

Рис.2.2 Временные диаграммы

Тогда работа схемы описывается следующим выражением (для линейно возрастающего входного напряжения):

, (2.2)

где DU=U_MAX-U_MIN; U_RMIN= - .

Аналогичное соотношение получают и для линейно спадающего участка входного напряжения. Если RnC_X<<T, то амплитуда прямоугольного напряжения пропорциональна величине емкости C_{X (}Т - период треугольного напряжения).

Далее более подробно рассмотрим структурную схему устройства, реализующего представленный метод измерения емкости.

На структурной схеме (Рис.2.3.) приняты следующие обозначения:

СЗ - схема запуска;

ГТН - генератор треугольного напряжения;

БК - блок компенсации емкости пустого бака и подводящих проводов;

СУ1…СУ6 - схемы управления насосами;

Н1…Н6 - насосы;

Д1…Д6 - емкостные датчики;

К1, К2 - коммутаторы, управляемые синфазно;

ИП - измерительный преобразователь;

Ус - усилитель;

В - выпрямитель;

Ф - фильтр;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

МК - микроконтроллер;

КД - местная клавиатура и дисплей;

ПЭВМ - внешняя ПЭВМ, подключаемая через стандартный интерфейс;

УС1…УС6 - устройства сравнения;

ЗИ - звуковая индикация о переполнении какого-либо бака;

ГТИ - генератор тактовых импульсов;

РИ - распределитель импульсов на 6;

СИ - световая индикация активного в данный момент датчика.

Рис.2.3 Структурная схема

СЗ представляет собой переключатель "Сеть", при замыкании которого происходит подача сетевого напряжения 220 В, после чего начинают работать насосы.

ГТН должен питать схему. Он формирует симметричное треугольное напряжение с равной длительностью возрастающего и спадающего участка. Симметрия напряжения соблюдается очень точно, она обеспечивает одинаковую крутизну возрастающего и спадающего участка треугольного напряжения. В этом случае обеспечивается равная амплитуда положительного и отрицательного напряжения на нагрузочном резисторе.

Измеряемая емкость (вместе с компенсационной емкостью) через К1, представляющий собой 6 аналоговых ключей, замыкаемых по очереди, поступает на Ус, на выходе которого формируется прямоугольное напряжение, пропорциональное величине измеряемой емкости. Этот сигнал уже поступает на В и далее на Ф. Фильтр сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Компенсация происходит при суммировании, или точнее (с учетом знаков входных напряжений) при вычитании компенсационного напряжения из информационного сигнала. Таким образом, на выходе фильтра формируется постоянное напряжение пропорциональное измеряемой емкости и уровню заполнения бака. Выходной сигнал изменяется в диапазоне 0.10 В.

АЦП принимает аналоговый сигнал и преобразовывает его в параллельный двоичный код. Поступающая от АЦП информация обрабатывается МК и формируется информация об уровне жидкости в резервуаре, емкости и времени работы устройства для вывода на семисегментный дисплей при соответствующем нажатии кнопки на клавиатуре.

Кроме того, МК имеет стандартный интерфейс RS-232С для приема/передачи информации с внешней ПЭВМ.

На выходе ГТИ формируются импульсы типа "меандр" со скважностью 2 и периодом 1 минута. Эти импульсы поступают на тактовый вход РИ, на выходе которого формируется так называемая "бегущая единица", т.е. высокий уровень присутствует только на одном из 6 выходов.

СИ - это 6 светодиодов, каждый из которых подключен к соответствующему выходу РИ. Тем самым в любой момент времени имеем только 1 светящийся светодиод, сигнализирующий: какой из 6 датчиков включен в данный момент. Поскольку оба коммутатора управляются одним и тем же сигналом, то на К2 замкнут такой же ключ, что и на К1. Это необходимо для возможности управления того или иного насоса.

Сигнал, поступающий на К2, снимается с выхода Ф, т.е. это величина в диапазоне 0…+10 В, что соответствует минимальному и максимальному заполнению бака. Этот сигнал поступает на один из входов УС, на второй вход которого подается величина +9 В, соответствующая заполнению бака на 90 %. Если сигналы на входах УС оказываются равными, то на его выходе формируется уровень "логической единицы", который поступает на ЗИ и СУ, тем самым сигнализируя звуком о заполнении одного из баков и об отключении посредством СУ данного насоса.

Цикл измерения устройства 1 минута, поэтому спустя минуту на выходе ГТИ сформируется следующий импульс, это переключит РИ и на протяжении этой минуты будет подключен следующий датчик. Через минуту цикл повторится и т.д.

 

3. Разработка и расчет узлов принципиальной схемы

В применяемом емкостном методе измерения уровень жидкости, заполняющей бак, пропорционален емкости, образованной двумя электродами: непосредственно помещенным в бак и самим баком. При этом нулевому уровню жидкости в баке соответствует некоторая известная емкость Со+Сп, индифферентная к уровню заполнения бака и образованная емкостной связью между электродами в отсутствие заполняющей жидкости и емкостью проводов соответственно. При изменении уровня изменяется емкость между электродами ΔС, а полная емкость при измерении определяется суммой

С_Х=Со +Сп + ΔС, (3.1)

где h - измеряемый уровень, а h_m - максимальная высота бака (в нашем случае равная 2 м).

 

3.1 Расчет генератора треугольного напряжения

Генератор должен выдавать треугольное напряжение. Частота генератора определяет ток, протекающий через измеряемую емкость. Зададимся необходимой частотой 50 кГц и амплитудой выходного напряжения 10 В.

Рис.3.1 Схема генератора треугольного напряжения

Основным элементом генератора является интегратор на ОУ2. После подачи напряжения питания выходное напряжение ОУ1 устанавливается на уровне U⁺_НАС (напряжение насыщения положительной полярности). При подаче на вход интегратора U⁺_НАС на его выходе появляется линейно-убывающее напряжение. При достижении им значения, равного напряжению на неинвертирующем входе компаратора ОУ1, компаратор переключается (U^-_НАС). Напряжение на выходе интегратора становится линейно-нарастающим. Этот процесс происходит до тех пор, пока напряжение не достигнет напряжения переключения компаратора. Затем весь процесс повторяется.

Для обеспечения равенства U⁺_НАС = U^-_НАС используется двуханодный стабилитрон КС191А.

Таблица 3.1

Электрические параметры стабилитрона КС191А

Тип прибора	Предельные значения параметров при Т=25°С			Значения параметров при Т=25°С					Тк. мах (Тп.) °С
	Uст. ном B	при Iст. ном. мA	Рмакс. мBт	Uст.		rст. Oм	Iст.
				мин B	макс B		мин мA	макс мA
КС191А	9,1	5,0	150	8,5	9,7	18	3,0	15	100

В качестве ОУ применим КР544УД2А - операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.

Таблица 3.2

Электрические параметры ОУ КР544УД2А

Номинальное напряжение питания	±15 В ±10 %
Максимальное выходное напряжение при Uп= ±15 В	≥±10 В
Напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤30 мВ
Средний входной ток при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤0,1 нА
Разность входных токов при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤0,1 нА
Ток потребления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤7 мА
Коэффициент усиления напряжения при Uп= ±15 В, Uвых= ±4 В, Rн=2 кОм	≥20000
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В, Uвх= ±5 В	≥70 дБ
Коэффициент влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤300 мкВ/В
Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В.	≤50 мкВ/° C
Частота единичного усиления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В	≥15 МГц
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при Uп= ±15 В, Uвых=-10 В, Uвх=-10 В	≥20 В/мкс
Входное сопротивление	≥1 1011 Ом

Для обеспечения тока стабилизации >3 мА рассчитаем сопротивление r, которое должно пропускать ток больший, чем I_{СТ. МИН} +I_{Н. МАКС.} Сопротивление R1 выбираем равным 10 кОм. Ток нагрузки имеет максимальное значение, когда напряжение на неинвертирующем входе ОУ1 равно нулю:

 А (3.1)

 Ом (3.2)

Выбираем r=220 Ом: Р1-4-0,25-220 Ом±1%.

Для обеспечения U_ВЫХ=10 В:

 Ом (3.3)

Выбираем R2=11 кОм: Р1-4-0,25-11 кОм±1%.

Для обеспечения периода  мкс:

 с (3.4)

Выбираем Сt=1 нФ (К70-6-63В-0,001мкФ ±10%). Тогда

 Ом (3.5)

Выбираем Rt=4,7 кОм: Р1-4-0,25-4,7 кОм±1%.

 

3.2 Расчет датчика и усилителя

Рис.3.2 Схема датчика, усилителя и блока компенсации

БК - схема компенсации емкости пустого бака и подводящих проводов.

В данном случае паразитные емкости в несколько нФ практически не оказывают никакого влияния на результат измерения. По заданию выбираем С₀ = 20 пФ и С_П=10 пФ (К15-13-25В), кроме того при h=h_m C_Х=45 пФ. ОУ - КР544УД2А. Рассчитаем R_ОС. Для этого примем U_ВЫХ = U_ВХ = 10 В. Тогда:

 (3.6)

 кОм (3.7)

Выбираем R_ОС = 210 кОм: Р1-4-0,25-210 кОм±1%.

Схема БК на ОУ1 необходима для компенсации (вычитания) емкостей пустого бака и проводов, поэтому выбираем R=10 кОм: Р1-4-0,25-10 кОм±1%.

Поскольку устройство содержит 6 одинаковых емкостных датчиков, то итоговая схема будет представлять собой их параллельное включение через коммутатор К1.

 

3.3 Расчет выпрямителя

Рис.3.3 Схема измерительного выпрямителя с активным фильтром низких частот (АФНЧ)

Выпрямитель выполнен по схеме с удвоенной частотой пульсаций на ОУ1, с фильтром на ОУ2.

Зададимся R1=R2=R3=R4=10 кОм, R5=20 кОм: Р1-4-0,25 ±1%

ОУ-КР544УД2А; VD-КД522А.

Таблица 3.3

Электрические параметры диода КД522А

Наимен.	Uобр., В	Iпр. max, A	Iобр. max, мкА	Fdmax, кГц
КД522А	30	0.1	5	100000

Коэффициент передачи измерительного выпрямителя:

 (3.8)

 

3.4 Расчет фильтра

Выпрямленный сигнал поступает на активный фильтр НЧ (См. Рис.3.3.).

Чтобы выполнялось равенство U_ВЫХ = U_ВХ = 10 В необходимый коэффициент передачи фильтра:

 (3.9)

Тогда с учетом того, что  получаем:

=31,4 кОм (3.10)

Выбираем Rt=30 кОм: Р1-4-0,25-30 кОм±1%.

Зададимся постоянной времени АФНЧ τ_Ф==10 мкс. Тогда зная, что постоянная фильтра можно рассчитать емкость конденсатора Сt:

=0.33 нФ (3.11)

Выбираем К15-13-20 В-330 пФ.

3.5 Модуль аналого-цифрового преобразователя

АЦП сопрягает аналоговую часть схемы измерительного преобразователя с цифровой частью. Выходной величиной АЦП является пропорциональный амплитуде входного напряжения двоичный код.

Микросхему АЦП выберем по необходимому числу разрядов:

, (3.12)

где δ=1% - заданная погрешность, тогда:

 (3.13)

Рис.3.4 Схема модуля АЦП

Для обеспечения требуемой точности достаточно 8-разрядного АЦП. По справочнику выбираем микросхему АЦП - К1113ПВ1А. Микросхемы представляют собой функционально законченный 10-разрядный АЦП, сопрягаемый с микропроцессором. Обеспечивает преобразование как однополярного напряжения (вывод 15 соединяется с выводом 16) в диапазоне 0.10 В, так и биполярного напряжения в диапазоне - 5. +5 В в параллельный двоичный код. В состав ИС входят ЦАП, компаратор напряжения, регистр последовательного приближения (РПП), источник опорного напряжения (ИОН), генератор тактовых импульсов (ГТИ), выходной буферный регистр с тремя состояниями, схемы управления. Выходные каскады с тремя состояниями позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных микропроцессора. По уровням входных и выходных логических сигналов сопрягаются с ТТЛ-схемами. В ИС выходной ток ЦАП сравнивается с током входного резистора от источника сигнала и формируется логический сигнал РПП. Стабилизация разрядных токов ЦАП осуществляется встроенным ИОН. Тактирование РПП обеспечивается импульсами встроенного ГТИ с частотой следования 300.400 кГц. Установка РПП в исходное состояние и запуск его в режим преобразования производится по внешнему сигналу "гашение и преобразование". По окончанию преобразования АЦП вырабатывает сигнал "готовность данных" и информация из РПП поступает на цифровые входы через каскады с тремя состояниями.

Таблица 3.4

Технические данные АЦП К1113ПВ1А

Напряжение питания, В:			Vп1	5±5%
			Vп2	-15±5%
Ток потребления в режиме гашения мА, не более:			при Vп1	10
			при Vп2	18
Входной ток высокого (низкого) уровня, мкА			от - 40 до 40
Ток утечки на выходе, мкА			от - 40 до 40
Напряжение смещения нуля на входе, %, от полной шкалы			от - 0,3 до 0,3
Выходное напряжение высокого уровня, В, не менее			2.4
Выходное напряжение низкого уровня, В, не более			0.4
Время преобразования, мкс, не более			30
Нелинейность, % от полной шкалы:			±0,1
Дифференциальная нелинейность, % от полной шкалы:
Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы, % от полной шкалы			±0,.4
Предельно допустимые значения параметров и режимов эксплуатации:
Напряжение питания, В:	Vп1	максимальное	5.25
		минимальное	4.75
	Vп2	максимальное	-14.25
		минимальное	-15.75
Диапазон униполярного и биполярного входных напряжений, В		Vвх1	от - 0.5 до 10.5
		Vвх2	от - 5,5 до 5,5
Входное напряжение высокого уровня, В:		максимальное	4.5
		минимальное	2
Входное напряжение низкого уровня, В:		максимальное	0.6
		минимальное	0
Выходной ток высокого уровня, мА:		максимальное	0.5
		минимальное	0
Выходной ток низкого уровня, мА:		максимальный	3.2

Выходной код АЦП снимается с младших 8-ми разрядов, следовательно, входное напряжение представлено 256-ю дискретами по 39 мВ или 7,8 мм уровня заполнения бака.

По входу В/С производится запуск АЦП на вычисление кода (низкий уровень на выводе Р1.0 в течение 2 мкс). Высокий уровень сигнала на выходе DR АЦП означает, что выходной код вычислен.

Регистр DD11 (КР1533ИРЗЗ) сохраняет данные АЦП на время между поступлением в МК сигнала готовности данных и моментом их прочтения. Считывание данных из регистра аналогично считыванию из внешней памяти данных. Для дешифрации внешних устройств используются выводы порта P1. Так, прочитать данные с АЦП можно только при наличии на выводе Р1.2 МК высокого уровня.

Таблица 3.5

Параметры ТТЛ микросхем серии КР1533

Выходной ток лог.1 (макс.), мА	1
Выходной ток лог.0 (макс.), мА	12
Входной ток лог.0 (макс.), мА	0,1
Входной ток лог.1 (макс.), мкА	20
Выходное напряжение лог.0 (I=Iмакс), В	0,4
Выходное напряжение лог.1 (I=Iмакс), В	2,4
Выходной ток короткого замыкания, мА	30
Напряжение питания, В	5
Потребляемый ток, мА	50
Потребляемая мощность (не более), мВт	1

3.7 Модуль микроконтроллера

Микроконтроллер (МК) выполняет необходимые арифметические операции, управляет вводом/выводом информации с передачей внешним вычислительным устройствам и др. По условию задан МК К1816ВЕ31. Этот МК относится к семейству микроконтроллеров МК-51 и выполнен по высококачественной n-МОП технологии. У этого МК нет встроенной памяти команд (предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных переменных и т.п.), а внутренняя память данных (предназначена для хранения переменных в процессе выполнения прикладной программы) адресуется одним байтом и составляет 128 байт. Кроме того, к адресному пространству памяти данных примыкают адреса регистров специальных функций. МК имеет четыре 8-разрядных программируемых порта ввода/вывода: Р0…Р3. Порт Р0 является двунаправленным, а порты Р1, Р2 и Р3 - квазидвунапрвленными. Все они могут быть использованы для организации ввода/вывода информации по двунаправленным линиям передачи. Основу структурной схемы МК-51 образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой все основные узлы и устройства: память, АЛУ, блок регистров специальных функций, устройство управления и порты ввода/вывода.

Для работы микроконтроллера к нему необходимо подключить внешний тактовый генератор (максимальная частота 12 МГц), а также обеспечить сигнал начальной установки по входу RЕSЕT. БИС ВЕ31 потребляет ток 150 мА от источника питания +5В.

Рассмотрим схему модуля МК:

Рис.3.5 Схема модуля микроконтроллера

Конденсаторы С35=С36=20 пФ (К15-13-25В) облегчают запуск генератора, дифференцирующее звено на элементах С37=10 мкФ (К50-12-25В) и R44=8.2 кОм (Р1-4-0,25-8,2 кОм±1%) обеспечивает необходимую длительность сигнала высокого уровня на входе RЕSЕT (>2 мкс). При начальной установке сбрасывается программный счетчик, а также все регистры специальных функций, кроме портов Р0…Р3, регистра последовательного порта SBUF и указателя стека SP, регистры-защелки портов Р0…Р3 устанавливаются в 1, в указатель стека заносится 07НЕХ, запрещаются все прерывания, работа таймеров/счетчиков и последовательного порта, а также выбирает нулевой банк. Так как у ВЕ31 нет внутренней памяти команд, то для хранения программ необходимо воспользоваться внешним ПЗУ. Для этого на вход разрешения работы с внешней памятью команд ЕА подается низкий уровень. При считывании данных из внешней памяти команд вырабатывается строб PSEN.

За один машинный цикл через порт Р0 выдается младший байт адреса, и принимаются данные. Для того чтобы сохранить младший байт адреса на время машинного цикла, к выходу порта Р0 подключен регистр (КР1533ИРЗЗ), защелкивающийся по срезу импульса ALE, вырабатываемого МК в начале каждого машинного цикла.

Каждая линия порта РЗ имеет индивидуальную альтернативную функцию:

РЗ.0 - RxD, вход последовательного порта, предназначен для ввода последовательных данных в приемник последовательного порта;

РЗ.1 - TxD, выход последовательного порта, предназначен для вывода последовательных данных из передатчика последовательного порта;

РЗ.2 - INT0, используется как вход 0 внешнего запроса прерывания;

РЗ.3 - INT1, используется как вход 1 внешнего запроса прерывания;

РЗ.4 - Т0, используется как вход счетчика внешних событий Т/С 0;

РЗ.5 - Т1, используется как вход счетчика внешних событий Т/С 1;

РЗ.6 - WR, строб записи во внешнюю память данных, выходной сигнал, сопровождающий вывод данных через порт Р0;

РЗ.7 - RD, строб чтения из внешней памяти данных, выходной сигнал, сопровождающий ввод данных через порт Р0;

Альтернативная функция любой из линий порта РЗ реализуется только в том случае, если в соответствующем этой линии разряде фиксатора-защелки содержится "1". В противном случае на линии порта РЗ будет присутствовать "0".

 

3.8 Модуль внешней памяти команд

Так как ВЕ31 не имеет внутренней памяти команд, то для хранения программного обеспечения необходимо подключить внешнюю память команд (ВПК). При обращениях к внешней памяти программ всегда формируется 16-разрядный адрес, младший байт которого выдается через порт Р0, а старший - через порт Р2. При этом байт адреса, выдаваемый через порт Р0, должен быть зафиксирован во внешнем регистре по спаду сигнала ALE, т.к. в дальнейшем линии порта Р0 используются в качестве шины данных, по которой байт из внешней памяти программ вводится в МК. Порт Р0 работает как шина адрес/данные: выдает младший байт счетчика команд, а затем переходит в высокоимпедансное состояние и ожидает прихода байта из ПЗУ программ. Когда младший байт адреса находится на выходах порта Р0, сигнал ALE защелкивает его в адресном регистре RG. Старший байт адреса находится на выходах порта Р2 в течение всего времени обращения к ПЗУ. Сигнал РSЕN разрешает выборку байта из ПЗУ, после чего выбранный байт поступает на порт Р0 МК.

В качестве ВПК используем микросхему КР573РФ5. Эта ПЗУ выполнена по ЛИПЗМОП - технологии (лавинно - инжекционные МОП - элементы памяти с плавающим затвором). При программировании в плавающий затвор инжектируются генерируемые в канале МОП - транзистора электроны, под воздействием высокого приложенного напряжения набирают для прохождения сквозь тонкий затворный окисел. Накопленные в плавающем затворе электроны экранируют действие управляющего затвора и МОП - транзистор ток не проводит. При выборе такой ячейки на выходе ПЗУ будет получен логический "0". В исходном состоянии сигналы на всех выходах равны "1". ПЗУ имеет окно, закрытое кварцевым стеклом, которое проводит УФ - излучение. Под воздействием УФ - лучей электроны приобретают энергию и покидают плавающий затвор. Длительность стирания равна примерно 30 мин при длине волны 400 нм и энергетической освещённости 100 Вт/м².

Рис.3.6 Модуль внешней памяти команд

Режим чтения /записи выбирается сигналом на входе ОЕ.

Программно внешняя память команд помещается в нулевой банк памяти (МВО).

Таблица 3.6. Параметры ПЗУ КР573РФ5

Емкость	2Кх8
Максимальное время выборки адреса	450 нс
Напряжение питания	5 В ±5%
Ток потребления	100 мА
Срок работоспособности	15000.25000ч

Таблица 3.7

Режимы работы ПЗУ КР573РФ5

CS	ОЕ	U PR. В	режим
1 (t=50мc)	1	25	Запись
0	0	25	Контроль записи
0	0	5	Считывание
1	X	5	Хранение

 

3.9 Модуль последовательного интерфейса RS-232C

По условию система должна по запросу внешней ЭВМ передать данные последнего измерения через последовательный интерфейс RS - 232С.

Передавать данные через последовательный интерфейс можно в синхронном и асинхронном режимах. При синхронном режиме все передачи осуществляются под управлением общего cигнала синхронизации, который должен присутствовать на обоих концах линии. Асинхронная передача подразумевает передачу данных пакетами: каждый пакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных. Второй вариант сложнее, но у него есть серьезное преимущество: не нужен отдельный сигнал синхронизации.

Интерфейс RS-232C/CCITT V24 является наиболее широко распространенной стандартной последовательной связью между компьютерами и периферийными устройствами. Интерфейс, определенный стандартомАссоциации электронной промышленности (EIA), подразумевает наличие оборудования двух видов: терминального DTE и связного DСЕ.

Терминальное оборудование (компьютер) может посылать и (или) принимать данные по последовательному интерфейсу. Оно как бы оканчивает (terminate) последовательную линию. Связное же оборудование понимается как устройства, которые могут упростить последовательную передачу данных совместно с терминальным оборудованием. Примером связного оборудования служит модем. Он оказывается соединительным звеном в последовательной цепочке между компьютером и телефонной линией.

Таблица 3.8

Основные линии интерфейса RS - 232C

Номер контакта разъема DB9	Сигнал	Выполняемая функция
9	РG	Подключение земли к стойке или шасси оборудования
3	TxD	Последовательные данные от DTE к DCE
2	RxD	Последовательные данные от DCE к DTE
7	RTS	"1" - DTE хочет послать данные в DCE
8	CTS	"1"-DCE готов принять данные из DTE
6	DSR	"1"-DCE сообщает, что связь уставлена
4	DTR	"1"-DTE сообщает, что связь уставлена
5	SG	Возвратный тракт общего сигнала
1	DCD	"1"-DTE работает и DCE может подключиться к каналу связи

Используемые в интерфейсе RS - 232C уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в микроконтроллере. Логический ноль (SPACE) представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, а логическая единица (MARK) - отрицательным напряжением в диапазоне от - 3 до - 25В. Для преобразования уровней используют либо дискретные схемы, либо специальные микросхемы К170АП2 (2 передатчика) и К170УП2 (4 приемника).

Формирователь К170АП2 представляет собой канальный формирователь двуполярных сигналов с амплитудой более 5 В на нагрузке R53, R54 (Рис.3.7.) сопротивлением 3 кОм (Р1-4-0,25-3 кОм±1%) и емкостью С38=С39=2,5 нФ (К15-9-20В-2500пФ).

Таблица 3.9

Основные параметры К170АП2

Выходное напряжение	±5 В
Время формирования, не более	2 мкс
Время задержки распространения при включении и выключении	12 нс
Потребляемая мощность на частоте 300 кГц	200 мВт
Потребляемый ток	22 мА
Напряжение питания	±12 В

Усилитель К170УП2 состоит из четырех усилителей сигнала для линии связи. Входные сигналы с амплитудой более 3 В могут иметь любую полярность.

Таблица 3.10

Основные параметры К170УП2

Входное напряжение высокого уровня	>2,4 В
Входное напряжение низкого уровня	0,4 В
Время задержки распространения при включении и выключении	50 нс
Потребляемая мощность на частоте 100 кГц	145 мВт
Потребляемый ток	42 мА
Напряжение питания	5 В

Скорость передачи последовательных данных - 4800 бит/c.

Рис.3.7 Схема последовательного интерфейса RS-232C

Выбираем R61: Р1-4-0,25-3 кОм±1% и VD34…VD37: КД522А.

3.10 Модуль клавиатуры и дисплея

Для индикации уровня жидкости, которой заполняется бак, измеренной емкости и времени используем контроллер клавиатуры и дисплея КР580ВВ79, представляющий собой универсальное программируемое устройство сопряжения с клавиатурой и дисплеем.

Клавиатурная часть обеспечивает работу с клавиатурой размером 8х8+2 клавиши или с матрицей 8х8 датчиков. Обеспечиваются различные дисциплины распознавания нажатых клавиш, антидребезговый контроль. Имеется память кодов нажатых клавиш на 8 байт, организованная в виде очереди FIFO. При занесении в эту память более 8 кодов устанавливается признак переполнения. Нажатие клавиши возбуждает линию прерывания, которая может опознаться в МК.

Дисплейная часть обеспечивает работу с дисплеем на семисегментных индикаторах. Имеется ОЗУ дисплея на 16 байт. Память дисплея может быть загружена из МК и прочитана им. И в том, и в другом случае возможно автоинкрементирование адреса ОЗУ дисплея. Таким образом, контроллер освобождает МК от задач постоянного сканирования клавиатуры и поддержания изображения на дисплее.

Для индикации уровня и объема необходимо 5 индикаторов. Используем семисегментные индикаторы АЛС324Б. Этот индикатор представляет собой диодную матрицу с общим анодом. Для подсвечивания одного из сегментов необходимо обеспечить протекание через сегмент тока 10 - 15 мА при напряжении 2 - 2,5 В.

Таблица 3.11

Параметры индикатора АЛС324Б

Основные данные:
Цвет свечения	Красный
Сила света при Iпр=20 мА через элемент, не менее: сегмента	0,15 мкд
точки	0,05 мкд
Постоянное прямое напряжение на элементе при Iпр=20 мА, не более	2,5 В
Минимальная наработка	15000ч
Срок хранения, не менее	6 лет
Предельные эксплуатационные данные:
Обратное напряжение любой формы и периодичности	5 В
Постоянный прямой ток через элемент: при Т= - 60. +35°С	25 мА
при T=+35. +70°С	7,5 мА
Импульсный прямой ток при tи<10 мс и Iпр =25 мА	300 мА
Рассеиваемая мощность: при T=-60. +35°С	500 мВт
при T=+35. +70°С	150мВт
Таблица 3.12 Параметры ККД КР580ВВ79
Разрядность информационного слова	8
Количество команд	8
Разрядность команды	8
Тактовая частота	2,5 МГц
Напряжение источника питания	5 В ±10%
Максимальный ток потребления	140 мА
Uвыхmin1	2.4 B
Uвыхmax0	450 мВ

Резисторы R51, R55. R60, R62 = 200 Ом (Р1-4-0,25-200 Ом±1%) ограничивают ток базы ключей на биполярных транзисторах VT8 - VT12 КТ313Б: i_kmax = 350 мА; U_KMAХ = 50 В; Р_кмах = 300 мВт.

Из регистра сегментов (DSP) на катоды светодиодных матриц передаётся код той цифры, которую необходимо индицировать. Логическая "1", поступающая по одному из разрядов регистра сканирования открывает один из транзисторных ключей, и на анод выбранной матрицы подаётся напряжение около +5 В, активизируя один из индикаторов HG1-HG5. Выберем резисторы R46. R48, R50, R52= 75 Ом: Р1-4-0,25-75 Ом±1%.

Рис.3.8 Схема подключения контроллера клавиатуры и дисплея

Для сканирования клавиатуры и дисплея дополнительно используется инвертирующий дешифратор DD15 (К555ИД4) и регистр DD16 (КР580ИР83).

Таблица 3.13

Параметры дешифратора К555ИД4

Uвыхmin1	2.7 B
Uвыхmax0	500 мВ
Iвхmax1	20 мкА
Iвхmax0	360 мкА
Iпотрmax	10 мА
Напряжение питания	5 В ±5%
Максимальное время задержки распространение	55 нс

Клавиатура состоит из 3 кнопок (КН-1): уровень, емкость, время, при нажатии которых на дисплей выводятся соответствующие значения.

Таблица 3.14

Параметры регистра КР580ИР83

Uвыхmin1	2.4 B
Uвыхmax0	450 мВ
Время задержки распространения	40 нс
Iпотрmax	160 мА
Напряжение питания	5 В ±10%

3.11 Модуль счетчика времени

Для измерения времени работы разрабатываемого устройства (время работы за сутки) необходимо организовать счетную цепочку. Учитывая особенности прибора (МК обращается к АЦП каждую минуту) рационально организовать измерение времени путем подсчета этих обращений. Таким образом, подсчет 60 импульсов (часа) организуем с помощью микросхемы счетчика К555ИЕ19. Далее организуем подсчет часов работы на микросхеме счетчика, организовав на ней сброс при достижении 24 часов. Для передачи этих данных МК на выходе счетчика К555ИЕ19 ставим регистр DD8.

Микросхема ИЕ19 содержит два одинаковых четырехразрядных счетчика с индивидуальной синхронизацией и сбросом. Каждый из счетчиков имеет инверсный динамический вход синхронизации С и инверсный статический вход сброса R. Если на вход сброса подать напряжение высокого уровня, то счетчик по всем выходам устанавливается в нулевое состояние. Когда на вход R подано напряжение низкого уровня, то с приходом на вход С отрицательного перепада тактового импульса начинается режим счета.

Таблица 3.15

Основные параметры К555ИЕ19

U0ВЫХ, не более	0,4 - 0,5 В
U1ВЫХ, не менее	2,7 В
I0ВХ, не более	- (0,04 - 1,6) мА
I1ВХ, не более	0,02 - 0,1 мА
Ток потребления, не более 26 мА
Напряжение питания	5 В

Рис.3.9 Схема подсчета времени

Для сохранения данных о времени работы во время отсутствия питания целесообразно запитать микросхему счетчика от батареи (GB1 и GB2).

SB1, SB2 - командная кнопка двухполюсного включения КН-2.

Используемые в схеме логические элементы:

элементов НЕ - К555ЛН1;

элемента 2И - К555ЛИ1;

элемента 4И - К555ЛИ6.

Таблица 3.16

Параметры логических элементов серии К555

Uвыхmin1	2.7 B
Uвыхmax0	500 мВ
Iвхmax1	20 мкА
Iвхmax0	400 мкА
Iпотрmax	8,8 мА
Напряжение питания	5 В ±5%
Максимальное время задержки распространение	36 нс

Эти элементы выполнены в корпусе DIP14: 7 вывод - общий, 14 вывод - напряжение питания.

Для формирования высокого уровня на соответствующих выводах микросхем подключим потенциал +5 В через резистор в 1 кОм (Р1-4-0,25-1 кОм±1%).

 

3.12 Расчет генератора тактовых импульсов

На выходе генератора необходимо сформировать прямоугольные импульсы. Для этого применим схему, построенную на D-триггере (К564ТМ2).

Рис.3.10. Схема генератора тактовых импульсов и временные диаграммы его работы

Микросхема К564ТМ2 состоит из двух двухступенчатых D-триггеров, каждый из которых имеет информационный вход D, вход установки в нулевое состояние R, вход установки в единичное состояние S и вход синхронизации С. Запись информации в первую ступень триггера происходит при наличии на входе С напряжения "логический 0", а изменение состояния на выходе происходит по переднему фронту импульса на входе С. Установка триггера по входам R и S принудительная, поэтому сигналы входа синхронизации С и информационного входа D не изменяют состояние триггера во время действия сигналов R и S.

Таблица 3.17

Параметры КМОП микросхем серии К564

Uвыхmin1	3,6 В
Uвыхmax0	0,95 В
Iвыхmax1	0,25 мА
Iвыхmax0	0,5 мА
Iпотрmax	5 мкА
Напряжение питания	+5 В
Максимальное время задержки распространение	420 нс

Минимальная величина резисторов R1, R2 должна быть 20 кОм. Тогда период генерируемых импульсов определяется соотношением:

Т=t1+t2=0.66R1C1+0.66R2C2 (3.14)

Поскольку импульсы должны быть типа "меандр", а цикл измерения 1 минута, то R1=R2=R=20 кОм, а С1=С2=С. Тогда

Т=1.32RС (3.15)

Откуда С===2273 мкФ.

Выбираем резисторы Р1-4-0,25-20 кОм±1%; конденсаторы К50-12-25В-2200 мкФ; диоды 2Д520А.

Таблица 3.18

Основные электрические параметры диода 2Д520А

Uобр., В	Iпр. max, A	Iобр. max, мкА
15	0.02	1

3.13 Расчет распределителя импульсов и коммутаторов

В качестве распределителя импульсов на 6 используем микросхему К564ИЕ9. Это четырехразрядный счетчик с коэффициентом деления, равным 8, содержит 4 тактируемых триггера D-типа, 8 дешифраторов выходов от 0 до 7, а также буферный выход переноса СО. Счетчик осуществляет счет от положительного фронта тактового сигнала С, при этом необходимо обеспечить напряжение "лог.0" на выходе управления СЕ. При наличии сигнала высокого уровня на входе СЕ происходит блокировка счета, при этом выходы счетчика остаются в том состоянии, при котором произошла блокировка счета. При работе счетчика сначала происходит последовательное заполнение логической единицей всех разрядов, начиная с первого, а затем первый разряд переходит в состояние логического нуля и происходит обратный процесс - последовательное заполнение всех разрядов счетчика логическим нулем.

Микросхема осуществляет дешифрацию состояния счетчика с помощью восьми двухвходовых схем И-НЕ, так что напряжение "лог.1" имеется всегда лишь на выходе одного из них 0 - 7. Счетчик обнуляется при подаче высокого уровня напряжения на вход R, при этом выход "0" и выход переноса принимают состояние "лог.1", а все остальные выходы - уровень "лог.0".

Рис.3.12. Временные диаграммы работы распределителя импульсов

Поскольку необходим распределитель импульсов на 6, то целесообразно будет соединить выход "6" со входом R. Это позволит избежать потерь времени на лишний счет.

Для построения коммутаторов К1 и К2 воспользуемся микросхемами аналоговых ключей КР590КН9.

Рис.3.13. Схема коммутаторов

Таблица 3.19

Параметры микросхемы КР590КН9

Напряжение питания	±15 В ±10%
Ток потребления от Uпит1 (+), не более	50 мкА
Ток потребления от Uпит2 (-), не более	5 мкА
Ток утечки аналоговых входов, не более	50 нА
Время включения, не более	0,5 мкс
Сопротивление в открытом состоянии, не более	10 Ом
Входное напряжение высокого уровня	4…16,5 В
Входное напряжение низкого уровня	0…0,8 В
Коммутируемое напряжение	±15 В

Микросхемы этой серии предназначены для коммутирования аналоговых и цифровых сигналов, осуществления последовательной и параллельной выборки каналов в многоканальных системах сбора, передачи и обработки информации, в различных преобразователях и т.д.

 

3.14 Расчет устройства сравнения

В качестве устройства сравнения используем микросхему К554СА3А - компаратор напряжения. Отличительной особенностью этого компаратора являются малые входные токи.

Рис.3.14. Схема устройства сравнения

Таблица 3.20

Параметры микросхемы К554СА3А

Напряжение питания	±15 В ±10%
Напряжение смещения нуля, не более	6 мВ
Остаточное напряжение, не более	1,5 В
Ток потребления от источника питания (+), не более	6 мА
Ток потребления от источника питания (-), не более	5 мА
Средний входной ток, не более	100 нА
Разность входных токов, не более	10 нА
Время задержки выключения, не более	300 нс
Коэффициент усиления напряжения, не менее	1,5105

3.15 Расчет световой и звуковой индикации

Световая индикация подключена к выходам распределителя импульсов и показывает какой из 6 емкостных датчиков включен в данный момент.

Рис.3.15. Схема световой индикации

Выберем светодиод АЛ307БМ.

Таблица 3.21

Основные электрические параметры светодиода АЛ307БМ

Uобр., В	Iпр. max, A	Uпр. max, В	Цвет
2	0.01	2	красный

Резистор R используется для ограничения тока через светодиод. Рассчитаем его минимальный номинал:

R= (3.16)

U1 - это напряжение на выходах распределителя импульсов, равное 5 В. Тогда R_MIN=≈150 Ом. Выбираем Р1-4-0,25-200 Ом±1%.

Звуковая индикация подключена к выходам устройств сравнения (компараторов) и срабатывает при наличии на одном из них высокого уровня - это символизирует о наполнении одного из резервуаров на 90 % и выключении соответствующего насоса.

Применим в качестве звукоизлучающего элемента пьезокерамический резонатор ЗГ1 - для его работы рассчитаем генератор тактовых импульсов (См. Рис.3.10.) с частотой 1 кГц. Тогда схема будет выглядеть следующим образом:

Рис.3.16. Схема звуковой индикации

Согласно формуле (3.15) С1=С2===0.037 мкФ.

Выбираем DD1 К564ТМ2, DD2 К564ЛА7, резисторы R1=R2 Р1-4-0,25-20 кОм±1%; конденсаторы К70-6-35В-0.036 мкФ; диоды 2Д520А.

Рассчитаем сопротивление R3 и выберем транзистор VT.

Iк=, (3.17)

где Iк - ток через коллектор транзистора, Епит =12 В - напряжение питания, Rобм - сопротивление обмотки пьезорезонатора.

Примерный ток, протекающий через выбранный пьезорезонатор, Iк=1 мА.

Iк=βI_Б, (3.18)

где β - коэффициент передачи тока транзистора, I_Б - ток базы транзистора.

Отсюда I_Б= мкА. С другой стороны,

I_Б=, (3.19)

где Uвх - напряжение на входе транзисторной схемы (выход DD2), U_БЭ = 0,7 В - напряжение перехода база-эмиттер транзистора.

Тогда R3==116000 Ом.

Для лучшего насыщения транзистора выбираем R3 Р1-4-0,25-10 кОм±1%

Выбираем транзистор КТ815А (n-p-n).

Таблица 3.22

Основные электрические параметры транзистора КТ815А

βМИН	IкМАКС	UкэМАКС	РкМАКС
40	1,5 А	40 В	10 Вт

3.16 Расчет схемы запуска и управления насосом

Схема запуска представляет собой переключатель "Сеть", при замыкании которого подается сетевое напряжение. Выберем перекидной переключатель ТВ1-2, предназначенный для коммутации цепей постоянного и переменного тока с коммутируемой мощностью 25…600 ВА. Рычаг предназначен не только для переключения, но и для зрительного контроля за рабочим состоянием переключателя (включено - выключено).

Таблица 3.23

Основные электрические параметры переключателя ТВ1-2

Сопротивление контактов, Ом	0,01
Допускаемое коммутируемое напряжение, В	1,6…220
Допускаемый коммутируемый ток, А	0,01…1,0
Максимальное число коммутаций	104

Схема управления же состоит из реле, размыкающего контакты и выключающего таким образом насос. Выберем двухпозиционное двухстабильное реле РПС32 (РС4.520.205) - это герметичное поляризованное реле-переключатель для коммутации цепей постоянного и переменного тока частотой до 10 кГц.

Таблица 3.24

Основные электрические параметры реле РПС32

Рабочее напряжение, В12
Сопротивление обмотки, Ом	110±16,5
Напряжение срабатывания, В	3,2…6,4
Время срабатывания, мс	5
Допускаемое коммутируемое переменное напряжение, В	12…220
Допускаемый коммутируемый переменный ток, А	0,1…1,0
Максимальное число коммутаций	105

Рис.3.17. Схема запуска и управления насосом

Рассчитаем сопротивление R и выберем транзистор VT.

Согласно формуле (3.17) Iк==0,11 А.

Тогда по формуле (3.18) I_Б==2,75 мА.

И из (3.19) R==1564 Ом.

Выбираем резистор Р1-4-0,25-1,5 кОм±1%, транзистор КТ815А.

В качестве DA1 используем микросхему аналоговых ключей КР590КН4, состоящую из нормально-замкнутого и нормально-разомкнутого контактов, управляемых одним сигналом.

Таблица 3.25

Параметры микросхемы КР590КН4

Напряжение питания	±15 В ±10%
Ток потребления от Uпит1, не более	50 мкА
Ток утечки аналоговых входов, не более	70 нА
Время включения, не более	300 нс
Сопротивление в открытом состоянии, не более	75 Ом
Входное напряжение высокого уровня	4…16,5 В
Входное напряжение низкого уровня	0…0,8 В
Коммутируемое напряжение	±15 В

3.17 Расчет блока питания

Для питания схемы необходимы источники постоянного напряжения на ±15В, ±12 В, +9 В, +5 В и +3 В. Определим ток потребления для каждого напряжения питания:

Таблица 3.26

Ток потребления схемы

Микросхема	Кол-во	Потребляемый ток одной микросхемой, мА
		±15 В	±12В	+5В
КР544УД2А	6	7
К1113ПВ1А	1	18		10
КР1533ИР33	3			50
КР580ИР83	1			160
КР1816ВЕ31	1			150
КР573РФ5	1			100
К170АП2	1		22
К170УП2	1			42
КР580ВВ79	1			140
АЛС324Б	5			100
К555ИЕ19	2			26
К555ИД4	1			10
логич. эл-ты К555	3			8,8
К564ТМ2	1			0,001
К564ИЕ9	1			0,005
КР590КН9	6	0,05
К554СА3А	6	6
КР590КН4	6	0,05
логич. эл-ты К564	1			0,00005
Всего:		96,6	22	1340,41

Рис.3.18. Схема блока питания

Для формирования напряжения ±15 В будем использовать трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения: положительной полярности - микросхема DA21 типа LM7815 и отрицательного напряжения - микросхема DA22 типа LM7915. Микросхемы рассчитаны на максимальный ток нагрузки 1,5 А и максимальную рассеиваемую мощность 8 Вт. Расчет приведен для одного канала +15В, т.к. источник - 15В абсолютно ему идентичен. Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре):

Uф= (Uвых+1В) × (1+Кп), (3.20)

где Uвых - выходное напряжение стабилизатора; 1В - падение напряжения на стабилизаторе; Кп - коэффициент пульсаций.

Задаемся коэффициентом пульсаций Кп=5%. Uф= (15+1) × (1+0.05) =16,8 В.

Емкость конденсаторов фильтра С9 (С10):

С9=, (3.21)

где Iн - максимальный ток нагрузки; fс - частота питающей сети.

C9==404 мкФ, выбираем К50-12-25В-390мкФ-20…+80%.

Конденсаторы С16…С34 блокировочные, керамические К10У-5-25В - 0,1мкФ.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+Uд. пр =16,8+0,7=17,5 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд==12,37 В.

Эффективное значение тока вторичной обмотки:

Iэфф=1,81×Iн=1,81×0,097=0,1756 А.

В качестве VD14…VD17 выбираем диодный мост КЦ402Е:

Iпр. max=1 А;

Uобр. max=100 В.

Аналогичным образом для формирования напряжения ±12 В будем использовать трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения: положительной полярности - микросхема DA23 типа LM7812 и отрицательного напряжения - микросхема DA24 типа LM7912. Микросхемы рассчитаны на максимальный ток нагрузки 1,5 А и максимальную рассеиваемую мощность 8 Вт. Расчет приведен для одного канала +12В, т.к. источник - 12В абсолютно ему идентичен.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (12+1) × (1+0.05) =13.65 В.

Емкость конденсаторов фильтра С11 (С12) по формуле (3.21): C11==1128 мкФ, выбираем К50-12-25В-1100мкФ-20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+Uд. пр =13,65+0,7=14,35 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд==10,15 В.

Эффективное значение тока вторичной обмотки:

Iэфф=1,81×Iн=1,81×0,022=0,04 А.

В качестве VD18…VD21 выбираем диодный мост КЦ402Е.

Напряжение +9 В необходимо для сравнения на компараторах с сигналом, снимаемым с фильтра, поэтому в качестве интегрального стабилизатора можно использовать КР142ЕН8А - микросхема рассчитана на максимальный ток нагрузки 1,5 А при выходном напряжении 9±0,27 В.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (9+3) × (1+0.2) =14,4 В,

где 3В - минимально-допустимое падение на микросхеме, Кп=20%.

Конденсатор фильтра С13 выбираем К50-12-25В-100 мкФ - 20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр =14,4+2×0,7=15,8 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд==11,17 В.

В качестве VD22…VD25 выбираем диодный мост КЦ402Е.

В источнике питания +5В используется микросхема интегрального стабилизатора КР142ЕН5А. Микросхема обеспечивает максимальный ток нагрузки Iн. max=2 А при выходном напряжении 5±0,1 В.

Согласно (3.20): Uф= (5В+3В) × (1+0,2) =9,6 В.

Емкость фильтрующего конденсатора рассчитывается по формуле (3.21):

С14==2443,43 мкФ.

Выбираем К50-12-25В-2400мкФ - 20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотке трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр. =9.6+2×0.7=11 В.

Действующее значение напряжения и тока:

Uд=7.8 В,

Iэфф=2,426 А.

В качестве VD26…VD29 выбираем диодный мост КЦ418Б:

Iпр. ср. =2,5 А;

Uобр. max. =100 В.

Для напряжения +3 В рассчитаем интегральный стабилизатор с использованием микросхемы 78L03. Ее максимальный выходной ток 0,1 А, а рассеиваемая мощность 0,5 Вт.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (3+1) × (1+0.05) =4,2 В.

Емкость конденсаторов фильтра С15 выбираем К50-12-25В-100 мкФ-20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр =4,2+20,7=5,6 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд==4 В.

В качестве VD30…VD33 выбираем диодный мост КЦ402Е. В качестве трансформатора Т1 выбираем стандартный трансформатор типа ТПП323-127/220-50. Также выбираем предохранитель ВП-1А, переключатель ТВ1 - 2.

4. Разработка программного обеспечения

Условно программное обеспечение для разрабатываемой системы можно разделить на 2 группы: программа для микроконтроллера и программа для внешней ПЭВМ.

 

4.1 Разработка алгоритма программы для микроконтроллера

Программно система выполняет следующие функции:

·        По входному коду с АЦП вычисление уровня заполнения бака жидкостью;

·        Вывод измеренных параметров (уровень, емкость и время) на индикаторы в режиме динамической индикации;

·        Организация сигналов стандартного последовательного интерфейса RS - 232С при обмене данными с внешним компьютером.

Алгоритм работы основной программы представлен на рис.4.1.

Программа работает следующим образом: сначала производится инициализация контроллера клавиатуры и дисплея (поскольку никаких измерений еще не выполнено, то производится очистка дисплея), затем происходит запуск АЦП, после чего программа ожидает готовности данных на выходе АЦП. В случае, если данные готовы, на выходе DR АЦП появляется низкий уровень, который МК опрашивает через линию порта Р1.1 Готовые данные МК считывает и сохраняет в ОЗУ, после чего на АЦП поступает сигнал гашения. Программа, используя код на выходах АЦП, пропорциональный измеренному уровню, вычисляет уровень заполнения бака жидкостью, емкость и время заполнения.

После вычисления данных выставляется высокий уровень сигнала DTR на время 30 мкс. По этому сигналу внешний компьютер может послать запрос на передачу данных. При этом запрос должен быть подан на вывод DSR в виде высокого уровня в течение не менее 12 мс с момента получения сигнала DTR.

Затем программно разрешается прерывание по входу INT1 и в случае нажатия одной из клавиш (уровень, емкость или время) на местный дисплей выводится вычисленное значение.

Далее опрашивается линия интерфейса DSR и, если на ней высокий уровень, то вызывается подпрограмма передачи данных.

После этого делается программная задержка на 1 минуту, снова запускается АЦП и цикл повторяется.

Адреса обращения к ПК: 000Н…800Н (2 кБ).

Адреса обращения к ПД: 00Н…80Н (128 байт).

Рис.4.1 Алгоритм работы основной программы

Определим некоторые константы, необходимые для разработки программы:

для ККД:

·        очистка дисплея 11000000В=С0Н;

·        режим (режим ввода с клавиатуры, 8-позиционный, ввод слева, две клавиши блокируются) 00000000В=00Н;

·        управление частотой сканирования 00100010В=22Н;

·        запись в ОЗУ дисплея 10000000В=80Н

для Т/С0:

·        режим 1 - 00000001В=01Н;

·        число для задержки 50 мс=3СВ0Н;

·        количество циклов для задержки в 1 минуту - 20;

для Т/С1:

·        режим 2 - 00100000В=20Н;

·        число, определяющее скорость передачи FAH;

для последовательного порта:

·        режим 1, флаг прерывания при передаче - 01000010В=42Н.

Рассчитаем коэффициенты для вывода уровня и емкости в нужном формате:

для уровня ==0,784→78;

для емкости ==0,0588→59.

 

4.2 Разработка алгоритма программы для внешней ПЭВМ

Программа предназначена для контроля уровня жидкости в резервуарах. Так как реальная работа программы невозможна, то она написана в режиме эмуляции.

После запуска программа предлагает пользователю ввести значение скорости каждого насоса и емкость резервуаров. После этого программа переходит в основной цикл работы: автоматически активизируется первый резервуар и на протяжении минуты происходит его заполнение и одновременное вычисление уровня заполнения в процентах; по истечении минуты активизируется второй резервуар и сразу появляется процент его заполнения за время первой минуты, а далее на протяжении второй минуты резервуар заполняется постепенно; в течение третьей минуты аналогичным образом активизируется третий резервуар и т.д. по кругу с циклом в 1 минуту. Когда какой-либо из резервуаров заполняется на 90 % и более, происходит его выключение и отображается время его заполнения. Когда оказываются заполнены все резервуары выдается сообщение и останавливается время.

Рис.4.2 Алгоритм работы основной программы

5.Технико-экономическое обоснование проекта

Научно-технический прогресс предполагает смену поколений всех приборов и систем. В условиях конкуренции товарная политика предприятия должна быть направлена в будущее и учитывать, что все товары независимо от успеха со временем уходят с рынка и необходимо вести подготовку к выпуску новых. Новый товар подразумевает модификацию существующего или нововведение, которое потребитель считает значимым.

Процесс разработки и освоения производства новой продукции на предприятии сформировался как самостоятельная, подготовительная стадия процесса производства и получил название технической подготовки производства (ТПП) новой продукции. Под ТПП понимают совокупность процессов научного, технического и организационно-экономического характера, направленных на разработку и освоение новых видов продукции, осуществляемых от начала научных исследований до введения изделия в эксплуатацию и определяющих технический уровень, качество и эффективность новой продукции как в производстве (на предприятии), так и в эксплуатации (у потребителя).

Основным назначением разрабатываемой автоматической системы является контроль и управление процессом заполнения жидкостью 6 резервуаров.

Очень важным при технико-экономическом обосновании проектируемого прибора является выбор аналога, т.е. базового объекта для сравнения. После изучения рынка, сложившегося на территории Республики Беларусь, следует отметить, что единственным отечественным аналогом является уровнемер УЭ-5, служащий для измерения уровня морской, пресной (питьевой) и дистиллированной воды. Его основные технические характеристики:

·        пределы измерения: 0…10000 мм;

·        погрешность измерения: ±2.5%;

·        температура контролируемой среды: 0…+265⁰С;

·        давление: до 16 МПа;

·        параметры питания: напряжение 220 В и частота 50 или 400 Гц;

·        потребляемая мощность: не более 15 Вт;

·        выходной сигнал постоянного тока: 0…5 В или 0…10 В.

Поскольку данный прибор не обладает некоторыми требуемыми в настоящее время характеристиками (такими как связь с ЭВМ) из-за того, что отечественная промышленность не выпускает аппаратуры современного

уровня, предполагается, что при внедрении разрабатываемой системы может быть достигнут экономический эффект. Кроме того, при обосновании целесообразности разработки и применения автоматической системы необходимо учитывать не только основной, но и сопутствующие результаты от использования проектируемого прибора. Основным считается результат, отражающий выполнение функциональной работы, для которой предназначено проектируемое устройство. Сопутствующие результаты возникают наряду с основным при использовании проектируемого устройства. В данном случае к сопутствующим результатам можно отнести социальный (улучшение условий труда, замена оборудования на более современное) и внешнеэкономический (улучшение технико-экономических показателей продукции отечественного производства, увеличение возможности экспорта техники).

 

5.1 Определение трудоемкости работ по НИР и ОКР

Одной из основных целей планирования НИР и ОКР является определение общей продолжительности их проведения и количества исполнителей, необходимых для выполнения данных работ.

При разработке автоматической системы контроля и управления заполнением резервуара были проведены следующие этапы работы:

·        Подготовительный этап - выяснение необходимых для разработки устройства инструментов (измерительная техника, ЭВМ, программное обеспечение), подбор и изучение научно-технической литературы и других справочных материалов. Также в данный этап входит подготовка технического задания на разработку, то есть определение задач проекта и утверждение календарного плана проведения работ по теме.

·        Теоретическая проработка - этап, включающий в себя поиск возможных решений задачи, создание математической модели устройства, его структуры и основных информационных связей.

·        Техническое проектирование - один из наиболее объемных этапов разработки, в ходе выполнения которого последовательно создаются функциональная, структурная, принципиальная схемы устройства. Для функционирования разрабатывается предварительное программное обеспечение, а также прорабатывается процесс регистрации информации позволяющей судить о качестве работы, и методика тестирования образца.

·        Изготовление опытного образца - изготавливается макет, содержащий практическую реализацию электрической схемы, испытания проводятся на созданном макете с целью выявления недоработок, возможностей улучшения устройства и предварительной проверки характеристик.

·        Доработка и корректировка схемы по результатам испытаний, при которой возможно изменение принципиальной схемы, программы и соответственно макета. В результате проведения этого этапа получается точная работоспособная версия устройства, которая еще раз тестируется и оценивается.

·        Подготовка конструкторской документации это важный этап проектирования, который включает создание необходимых для производства опытного образца документов и основы для полного пакета документации прилагаемого с разработанным устройством.

·        Сдача опытного образца и технической документации заказчику - финальный этап разработки, в ходе которого происходит приемка заказчиком проекта, ознакомление и проверка документации и результатов испытаний.

Принимаем, что выполнением работ занимается инженер-электроник с высшим техническим образованием 12 разряда со следующими коэффициентами согласно ЕТС: тарифный 2.84, корректирующий 0.93, стажа 1.1, премирования 0.4, персональной надбавки 0.1. Ставка 1 разряда 38000 руб. Количество дней, отведенное на выполнение работ с 06.02.04 по 20.06.04.

Таблица 5.1

Ленточный график подготовки производства

 

5.2 Расчет затрат на НИР и ОКР

Целью планирования себестоимости проведения НИР и ОКР является экономически обоснованное определение величины затрат на их выполнение. В плановую себестоимость НИР и ОКР включаются все затраты, связанные с их выполнением, независимо от источника их финансирования. Определение затрат на НИР и ОКР производится путем составления калькуляции плановой себестоимости. Она является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на выполнение НИР и ОКР.

Расчет затрат на НИР

Калькуляция плановой себестоимости проведения НИР составляется по следующим статьям затрат: материалы; спецоборудование для научных (экспериментальных) работ; основная заработная плата; дополнительная заработная плата; отчисления на социальное страхование; расходы на служебные командировки; затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями; прочие прямые расходы; накладные расходы.

На статью "Материалы" относятся затраты на необходимые на стадии НИР ресурсы. Затраты по этой статье определяются по действующим ценам с учетом транспортно-заготовительных расходов, величина которых составляет 5…6% от стоимости материалов.

Таблица 5.2

Расчет затрат на вспомогательные материалы

Материалы и другие материальные ресурсы	Единица измерения	Потребное количество	Цена за единицу, руб. (без НДС)	Сумма, руб.
Бумага писчая (А4)	Пачка	3000	3000
Бумага чертежная (А1)	Шт.	3	600	1800
Канц. товары				2400
Дискета	Шт.	3	600	1800
Итого:				9000
С учетом транспортно-заготовительных расходов:				450
Всего:				9450

На статью "Спецоборудование для научных (экспериментальных) работ" относятся затраты на приобретение или аренду специальных приборов, стендов, аппаратов и другого специального оборудования, необходимого для выполнения только данной НИР.

Поскольку для выполнения НИР на 2 и 3 этапах ТПП требуется персональный компьютер, потребляемая мощность которого 0,1 кВт, то необходимо рассчитать затраты на потребляемую им электроэнергию.

З_ЭЛ = WК_СFэЦ_ЭЛ, (5.1)

где W - суммарная потребляемая мощность оборудования, кВт; К_С - коэффициент спроса потребителей электроэнергии (0,75); Fэ - эффективный фонд времени работы оборудования, ч; Ц_ЭЛ=114 руб. /кВт - стоимость 1 кВт/ч для производственных целей. Fэ=538=424 ч, где 53 - количество дней работы оборудования; 8 - продолжительность рабочего дня, ч/день. Тогда З_ЭЛ =0,10,75424114= 3625,2 руб.

На статью "Основная заработная плата" относится основная заработная плата научных сотрудников, инженерно-технических работников, лаборантов, чертежников, копировщиков и рабочих, непосредственно занятых выполнением конкретной НИР, а также заработная плата работников нештатного (несписочного) состава, привлекаемых к ее выполнению.

Рассчитаем должностной оклад инженера-электроника:

Д = С_IК_ТАРК_КОРК_СТАЖ, (5.2)

где С_I - ставка 1 разряда; К_ТАР - тарифный коэффициент; К_КОР - корректирующий коэффициент; К_СТАЖ - коэффициент стажа.

Д = 380002,840,931,1= 110402,16 руб.

Тогда основная заработная плата рассчитывается по следующей формуле:

ЗП_О = Д (1+К_ПР+К_{П. Н}) К_ПРЕВ, (5.3)

где n - фактически отработанное время - с 1 по 3 этапы ТПП, дн.; N - плановый рабочий период, дн.; К_ПР - коэффициент премирования; К_{П. Н} - коэффициент персональной надбавки; К_{ПРЕВ -} коэффициент превышения.

ЗП_О = 110402,16  (1+0,4+0,1) = 444117,78 руб.

На статью "Дополнительная заработная плата" относятся выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное (неявочное) время: оплата очередных и дополнительных отпусков, оплата времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей, выплаты вознаграждений за выслугу лет и др. Размер дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих НИР, определяется в процентах от их основной заработной платы. В научных учреждениях дополнительная заработная плата составляет 10…12% от основной.

ЗП_Д = 0,12ЗП_О = 53294,133 руб.

На статью "Отчисления на социальное страхование" относятся отчисления в фонд социального страхования, в фонд занятости, а также Чернобыльский налог. Размер отчислений на социальное страхование определяется в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих НИР. В соответствии с законом РБ установлены следующие проценты отчислений на социальное страхование:

Таблица 5.3

Отчисления на социальное страхование

В фонд социального страхования	35%
В фонд занятости	1%
Чернобыльский налог	4%

О_{С. С} = (0,35+0,01+0,04) (ЗП_О+ ЗП_Д) = 198964,765 руб.

Тогда фонд оплаты труда составит:

ФОТ_НИР= ЗП_О+ ЗП_Д = 497411,913 руб.

На статью "Расходы на служебные командировки" относятся расходы на все виды служебных командировок работников, выполняющих задание по конкретной НИР. Расходы на служебные командировки сотрудников аппарата управления, не связанные с непосредственным выполнением НИР, относятся на статью "Накладные расходы". В научных учреждениях расходы на служебные командировки, учитываемые в плановой себестоимости проведения НИР, составляют 2…3% от основной заработной платы сотрудников, занятых ее выполнением.

Р_{С. К}=0,03ЗП_О=13323,533 руб.

На статью "Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями" относятся затраты по оплате всех видов работ, в том числе по изготовлению опытных образцов и макетов, выполняемых непосредственно для конкретной НИР сторонними организациями и предприятиями, а также подчиненными научному учреждению опытными (экспериментальными) производствами, состоящими на самостоятельном балансе.

В нашем случае все работы, связанные с данной НИР выполняет инженер-электроник, поэтому затраты на эту статью не рассчитываем.

На статью "Прочие прямые расходы" относятся расходы на приобретение и подготовку материалов специальной научно-технической информации, за использование средств телефонной и радиосвязи и другие расходы, необходимые при проведении конкретной НИР.

В статью "Накладные расходы" включаются расходы на управление и хозяйственное обслуживание, которые в равной степени относятся ко всем выполняемым НИР. По этой статье учитываются заработная плата аппарата управления и общехозяйственных служб, затраты на содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, оборудования и инвентаря, амортизационные отчисления на их полное восстановление и капитальный ремонт, расходы по охране труда, на получение научно-технической информации, изобретательство и рационализации и т.д. Величина накладных расходов на конкретную НИР определяется в процентах от основной заработной платы работников, непосредственно участвующих в ее выполнении. В научных учреждениях накладные расходы составляют 28…30% от основной заработной платы.

Р_Н=0,3ЗП_О=133235,334 руб.

На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составляем калькуляцию плановой себестоимости в целом по НИР.

Таблица 5.4

Калькуляция плановой себестоимости проведения НИР

Статьи затрат	Сумма, руб.
1. Материалы	9450
2. Спецоборудование для научных (экспериментальных) работ	3625,2
3. Основная заработная плата	444117,78
4. Дополнительная заработная плата	53294,133
5. Отчисления на социальное страхование	198964,765
6. Расходы на служебные командировки	13323,533
7. Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями	-
8. Прочие прямые расходы	-
9. Накладные расходы	133235,334
Плановая себестоимость НИР:	856010,745

Расчет затрат на ОКР

На стадии ОКР себестоимость изготовления опытного образца определяется точным методом на основе технико-экономических норм и нормативов всех видов затрат. Калькуляция себестоимости включает следующие статьи: сырье и материалы (включая покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперативных предприятий); основная заработная плата производственных рабочих; дополнительная заработная плата производственных рабочих; отчисления на социальное страхование производственных рабочих; расходы на содержание и эксплуатацию оборудования; амортизационные отчисления; расходы на электроэнергию на производственные нужды; цеховые расходы; общезаводские расходы; внепроизводственные расходы.

Таблица 5.5

Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы

Наименование материала	Марка	Ед. изм.	Норма расхода на одно изделие	Цена за ед., руб (без НДС)		Сумма, руб.
1	2	3	4	5		6
Припой	ПОС-40	кг	0,1	3000		300
Ветошь		м2	0,15	450		67,5
Флюс	Канифоль	кг	0,1	1250		125
Продолжение табл.5.5
1	2	3	4	5		6
Растворитель	Р 646	л	0,1	750		75
Лак	НЦ-41	л	0,15	2500		375
Провод	ПЭМ	м	0,5	150		75
Шнур сетевой		м	1	1400		1400
Корпус		шт.	1	5000		5000
Болт	М4	шт.	4	50		200
Шайба	Ш8´4	шт.	4	25		100
Гайка	М4	шт.	4	50		200
Итого:					7917,5
С учетом транспортно-заготовительных расходов:					395,875
Всего:					8313,375

Таблица 5.6

Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

Наименование изделия	Тип, марка изделия	Норма расхода на изделие, шт.	Цена за ед., тыс. руб. (без НДС)	Сумма, тыс. руб.
1	2	3	4	5
Микросхемы	К1113ПВ1А К544УД2А К554СА3А КР590КН4 КР590КН9 К142ЕН5А К142ЕН8А LM7815 LM7915 LM7812 LM7912 78L03 КР580ВВ79 КР1533ИР33 К555ЛН1 К1816ВЕ31 К573РФ5 К580 ИР33 К555ЛИ6 К555ЛИ1 К555ИД4 К555ИЕ19	1 6 6 3 6 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 2	24,36 0,882 0,756 6,048 8,064 11,76 11,76 12,1 12,1 12,1 12,1 11,35 1,75 0,814 0,158 0,856 8,4 0,462 0,126 0,060 0,101 0,126	24,36 5,292 4,536 18,144 48,384 11,76 11,76 12,1 12,1 12,1 12,1 11,35 1,75 2,442 0,158 0,856 8,4 0,462 0,126 0,06 0,101 0,252
	К564ЛА7	1	0,158	0,158
	К564ИЕ9	1	0,1	0,1
	К564ТМ2	1	0,265	0,265
	К170АП2	1	2,585	2,585
	К170УП2	1	2,65	2,65
Транзисторы	КТ313Б КТ815А	5 7	0,756 0,92	3,78 6,44
Диоды	КД522А КЦ402Е КЦ418Б КС191А 2Д520А АЛ307БМ	6 16 4 1 4 6	0,021 0,057 0,045 0,215 0,01 2,5	0,126 0,912 0,18 0,215 0,04 15
Резисторы	СП3-16в-0.125 Р1-4-0.25	12 50	0,504 0,028	6,048 1,4
Конденсаторы	К70-6-63В К70-6-35В К50-12-25В К15-13-25В К15-9-20В К10У-5-25В	1 2 10 5 2 19	0,402 0,39 0,132 0,161 0,15 0,487	0,402 0,78 1,32 0,805 0,3 9,253
Трансформатор	ТПП 322	1	33,768	33,768
Индикаторы	АЛС324Б	5	15,5	77,5
Реле	РПС32	6	20,65	123,9
Резонаторы	ЗГ1 РК-12МГц	1 1	10,365 17,75	10,365 17,75
Переключатели	ТВ1-2 КН-1 КН-2	2 4 1	3,6 1,3 1,4	7,2 5,2 1,4
Разъемы	DB-9	1	0,385	0,385
Предохранитель	ВП-1А	1	2,7	2,7
Итого:				531,52
С учетом транспортно-заготовительных расходов:				26,576
Всего:				558,096

Расчет по статьям основная заработная плата, дополнительная заработная плата, отчисления на социальное страхование производственных рабочих производится аналогично НИР, с той лишь разницей, что продолжительность ОКР с 4 по 7 этапы ТПП.

ЗП_О = 110402,16  (1+0,4+0,1) = 263459,7 руб.

ЗП_Д = 0,12ЗП_О = 31615,164 руб.

О_{С. С} = (0,35+0,01+0,04) (ЗП_О+ ЗП_Д) = 118029,945 руб.

ФОТ_ОКР= ЗП_О+ ЗП_Д = 295074,864 руб.

Амортизация исчисляется исходя из балансовой стоимости оборудования и норм амортизационных отчислений с учетом экономически целесообразного срока службы.

Таблица 5.7

Затраты на амортизационные отчисления

Наименование	Мощн, кВт	Балансовая стоимость, руб. (без НДС)		Норма амортизацион. отчислений, %	Амортизация, руб.
Устройство для формовки выводов элементов	0,1	100000		13,1	13100
Ванна для лужения	0,6	80000		13,1	10480
Установка пайки	5,03	10000		24,8	2480
Полуавтомат укладки элементов на плату	0,1	50000		13,1	6550
Приспособление для визуального контроля	0,05	35000		15,5	5425
Монтажный комплект	-	20000		5	1000
Итого	5,88	295000			39035

Также нормированию подлежат все расходы тепловой и электрической энергии на основные и вспомогательные производственно-эксплутационные нужды, независимо от объёма потребления указанных ресурсов. Рассчитаем затраты на электроэнергию для производственных целей по формуле (5.1).

Фонд эффективного времени в данном случае - это продолжительность 4 и 5 этапов ТПП: Fэ=278=216 ч.

З_ЭЛ =5,880,75216114= 108591,84 руб.

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования:

Р_{Э. О} = 0,3 =0,6295000=88500 руб.,

где Ц _i - цена (балансовая стоимость) i-го оборудования, руб.

Цеховые расходы:

Р_Ц = ЗП_О0,3= 79037,91 руб.

Общезаводские расходы:

Р_{О. З} = ЗП_О0,2= 52691,94 руб.

Тогда производственная себестоимость составит:

ПС=Р_М + Р_П + ЗП_О. + ЗП_Д. + О_С.С. +АО + З_ЭЛ + Р_{Э. О} + Р_Ц + Р_{О. З}, (5.4)

где

Р_М - расходы на сырье и материалы; Р_П - расходы на покупные комплектующие изделия; АО - амортизационные отчисления.

ПС=1347370,874 руб.

Внепроизводственные расходы:

Р_{В. П} = ПС0,05= 67368,543 руб.

Таблица 5.8

Калькуляция себестоимости ОКР

Статьи калькуляции	Сумма, руб.
Сырье и материалы	566409,375
Основная заработная плата производственных рабочих	263459,7
Дополнительная заработная плата производственных рабочих	31615,164
Отчисления на социальное страхование производственных рабочих	118029,945
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	88500
Амортизационные отчисления	39035
Расходы на электроэнергию	108591,84	79037,91
Общезаводские расходы	52691,94
Производственная себестоимость	1347370,874
Внепроизводственные расходы	67368,543
Полная себестоимость ОКР:	1414739,417

Таблица 5.9

Расчет себестоимости НИР и ОКР

Наименование затрат	Сумма, руб.
Себестоимость НИР	856010,745
Себестоимость ОКР	1414739,417
Итого полная себестоимость С:	2270750,162

Определение свободной отпускной цены проектируемого устройства

Калькуляция готовой продукции - это расчёт затрат в денежном выражении приходящихся на единицу продукции или на объём выполненных работ в разрезе статей калькуляции. Определение себестоимости единицы продукции необходимо для расчётов рентабельности отдельных её видов, для установления цен на продукцию, для организации коммерческого расчёта.

Прибыль:П=15%С=340612,524 руб.

Отчисления: МЦФ==30380,041 руб.

Отчисления: РЦФ==81703,383 руб.

Оптовая цена: ОЦ=С+П=2611362,686 руб.

Отпускная цена без НДС: Ц=ОЦ+МЦФ+РЦФ=2723446,11 руб.

НДС=18%Ц=490220,299 руб.

Отпускная цена с НДС: Ц+НДС= 3213666,409 руб.

 

5.3 Расчет эксплуатационных расходов

В сфере эксплуатации нового изделия в состав капитальных вложений предприятия-потребителя включаются все единовременные затраты, которые должен нести потребитель в связи с переходом к эксплуатации нового изделия.

Расчет эксплуатационных расходов проектируемого устройства

Расчет годовых текущих издержек потребителей производится по следующим пунктам:

Заработная плата обслуживающего персонала с начислениями:

ЗП_ОБСЛ = Ч_ОБСЛt_ОБСЛS () (), (5.5)

где Ч_ОБСЛ - численность обслуживаемого персонала, чел.; t_ОБСЛ - время на обслуживание устройства, ч/год; S - средняя почасовая заработная плата обслуживающего персонала, руб. /ч; Н_Д - норматив дополнительной заработной платы обслуживающего персонала, равный 12%; Н_{С. С} - норматив отчислений на социальное страхование обслуживающего персонала, равный 14%.

Разрабатываемый прибор должен обслуживать 1 оператор (4 разряда) по 1 часу 1 раз в месяц.

Тогда S= С_{I. Ч}К_ТАРК_КОР, где С_{I. Ч}=230 руб. /ч - часовая тарифная ставка 1 разряда.

ЗП_ОБСЛ =1122301,571,35 (1+0,12) (1+0,14) = 7469,05 руб.

Амортизационные отчисления:

А = КН_А, (5.6)

где К - капитальные вложения (отпускная цена прибора без НДС), руб.; Н_А - общая норма амортизации (для измерительных приборов составляет 13,4%).

А=2732980,309 0,134=366219,361 руб.

Затраты на потребляемую энергию рассчитаем по формуле (5.1):

W=0,011 кВт; Fэ =1983 ч/год;

З_ЭЛ =0,0110,751983114= 1865,011 руб.

Затраты на вспомогательные материалы: поскольку никакие вспомогательные материалы при эксплуатации проектируемого устройства не требуются, то и затраты на них не рассчитываем.

Затраты на текущие ремонты (плановые и внеплановые) рассчитываются исходя из стоимости заменяемых деталей и узлов, их количества, а также из оплаты труда ремонтников:

Зрем=n (ТрСрК+ЦэNэ) + (ТрСрК+ЦэNэ) , (5.7)

где n - количество плановых текущих ремонтов в год; Тр - среднее время ремонта, ч; Ср - средняя часовая ставка ремонтника 4 разряда, руб. /ч; К - коэффициент доплат и отчислений; Цэ - средняя стоимость одного заменяемого элемента, руб.; Nэ - количество элементов, заменяемых за один отказ, шт.; Fгод - годовая наработка изделия, ч/год; Fотк - наработка изделия на отказ, ч.

Ср = С_{I. Ч}К_ТАРК_КОР = 2301,571,35= 487,485 руб.;

Зрем= (1487,4851,4+10002) + (1487,4851,4+10002) =2788,866 руб.

 

5.4 Расчет эксплуатационных расходов аналога

Заработная плата обслуживающего персонала для устройства-аналога будет такой же, как и для проектируемого устройства, т.к. для его обслуживания также необходим 1 оператор. Амортизационные отчисления согласно формуле (5.6):

А=0,1343300000= 442200 руб.

Затраты на потребляемую энергию согласно формуле (5.1):

Зэл=0,0150,751983114= 2543, 197 руб.

Затраты на текущие ремонты согласно формуле (5.7):

Зрем= (1487,4851,4+10002) + (1487,4851,4+10002) = 2834,46 руб.

Таблица 5.10

Смета эксплуатационных расходов

Статьи затрат	Сумма, руб.
	Базовый вариант	Проектируемый вариант
Заработная плата обслуживающего персонала с начислениями	7469,05	7469,05
Амортизационные отчисления	442200	366219,361
Затраты на потребляемую электроэнергию	2543, 197	1865,011
Затраты на вспомогательные материалы	-	-
Затраты на текущие ремонты	2834,46	2788,866
Итого:	455046,707	378342,288

Экономия на годовых эксплуатационных расходах составляет:

Э_ЭКСПЛ = З_ЭКСПЛ^БАЗ - З_ЭКСПЛ^ПРОЕКТ = 76704,419 руб.

 

5.5 Технико-экономические показатели

Все расчеты по определению экономической эффективности проектируемой автоматической системы сведем в таблицу.

Таблица 5.11

Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Ед. измер.	Значение показателей
		Базовый вариант	Проектир. вариант
I. Технические:
1. Диапазон измерения	мм	0…10000	0…2000
2. Погрешность измерения	%	±2,5	±1
3. Температура контролируемой среды	оС	0…+265	-10…+60
4. Напряжение (частота) питания	В (Гц)	220 (50/400)	220 (50)
5. Потребляемая мощность	Вт	15	11
6. Выходной сигнал постоянного тока	В	0…10 (0…5)	0…10
7. Количество датчиков	шт.	1	6
8. Наработка на отказ	ч	35000	50000
9. Индикация уровня жидкости		есть	есть
10. Интерфейс связи с ЭВМ		нет	есть
II. Эксплуатационные:
1. Заработная плата обслуживающего персонала с начислениями	руб.	7469,05	7469,05
2. Амортизационные отчисления	руб.	442200	366219,361
3. Затраты на потребляемую электроэнергию	руб.	2543, 197	1865,011
4. Затраты на вспомогательные материалы	руб.	-	-
5. Затраты на текущие ремонты	руб.	2834,46	2788,866
III. Экономические:
1. Отпускная цена без НДС	руб.	3300000	2723446,11
2. Отпускная цена с НДС	руб.	3894000	3213666,409
3. Годовые эксплуатационные расходы	руб.	455046,707	378342,288
4. Экономия на годовых эксплуатационных расходах	руб. /год	76704,419

Анализируя технико-экономические показатели можно сделать вывод: цена проектируемого устройства ниже цены базового на 680333,591 руб. и экономия на годовых эксплуатационных расходах составляет 76704,419 руб. /год.

6. Охрана труда и техника безопасности

Невозможно представить себе производство любого узла или устройства без соблюдения определенных правил по охране труда и технике безопасности, назначение которых оградить человека от тех или иных обстоятельств, в результате которых его здоровью или жизни будет угрожать опасность. В развитие основных положений законодательства охраны труда государственные комитеты, министерства и ведомства разрабатывают и внедряют в практику различные нормативные документы, предусматривающие безопасность труда. Это единые или межотраслевые правила, предназначенные для всех отраслей. Эти правила являются обязательными для всех предприятий и организаций.

Разрабатываемое устройство - автоматическая система контроля и управления заполнением резервуара - предназначено для управления работой насосов, заполняющих жидкостью нескольких резервуаров. Кроме того, система позволяет контролировать уровень заполнения каждого резервуара до момента его наполнения на 90 % - в этом случае система автоматически отключает насос и подача жидкости прекращается.

В целях ликвидации опасности травмирования рабочих (ранения рук, ушибы, ожоги и т.д.) необходимо максимально механизировать и автоматизировать производственные процессы, а опасные зоны производственного оборудования надежно оградить.

Механизация производственного процесса заключается в замещении мускульной энергии человека механической энергией с помощью машин и механизмов, обычно приводимых в движение электродвигателями.

Автоматизация производственного процесса позволяет осуществлять его без непосредственного участия человека. Роль рабочего при этом сводится к наблюдению за работой автоматических устройств.

В разрабатываемом устройстве труд рабочего не связан с применением мускульной силы, а лишь сводится к наблюдению за работой машин-автоматов, что резко снижает вероятность травмирования. Труд рабочего становится трудом обслуживающего оператора, наладчика или контролера.

Питание нашего устройства осуществляется от сети переменного тока 220 В промышленной частоты 50 Гц - поэтому устройство следует отнести к электроустановкам с напряжением до 1000 В.

 

6.1 Основные меры безопасности при обслуживании действующих электроустановок

Электротехнический персонал, обслуживающий электроустановки (ЭУ), производит периодические осмотры электрооборудования, профилактический ремонт и электрические испытания изоляции, устраняет и предупреждает аварии и неполадки, осуществляет переключения в электрической сети, подключает временные и переносные электроприемники и др.

При этом необходимо строго соблюдать меры, предписываемые Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Согласно Правилам работы, выполняемые в действующих ЭУ, в отношении принятия мер безопасности разделяются на следующие категории:

а) работы, выполняемые при полном снятии напряжения;

б) работы, выполняемые при частичном снятии напряжения;

в) работы, выполняемые вблизи токоведущих частей и на самих токоведущих частях ЭУ, находящихся под напряжением;

г) работы, выполняемые без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

При обслуживании ЭУ необходимо соблюдать ряд следующих обязательных мер безопасности:

.        К самостоятельному обслуживанию ЭУ допускаются только обученные рабочие - электромонтеры и электрослесари, прошедшие проверку знаний в квалификационной комиссии и получившие соответствующую квалификационную группу по технике безопасности. Ученики и рабочие, не имеющие квалификационной группы, допускаются к работам в ЭУ только под надзором квалификационного электротехнического персонала.

2.      При осмотре действующих ЭУ (те, которые находятся под напряжением, а также те, которые в данный момент не находятся под напряжением, но оно может быть подано при помощи коммутационных аппаратов) не разрешается проводить какие-либо работы, а в случае обнаружения аварийного состояния электрооборудования необходимо его немедленно отключить, сообщив об этом лицу, ответственному за электрохозяйство (начальник электроцеха, энергетик цеха, мастер службы эксплуатации и др.).

При осмотре действующего электрооборудования следует обратить внимание на наличие и исправность защитного заземления (зануления) корпусов, каркасов, кожухов и т.п.

При осмотре силового электрооборудования необходимо обратить внимание на характер гудения, общий нагрев электрических машин, наличие несвойственного им стука и шума, запаха горелой изоляции и др.

При осмотре внутренних электросетей следует обратить внимание на состояние проводов, из изоляции, особенно в местах вводов проводов в электрические машины и аппараты.

.        Смену перегоревших вставок плавких предохранителей нужно производить, как правило, при снятом напряжении. При невозможности снять напряжение в исключительных условиях допускается заменять предохранители под напряжением, но при отключенной нагрузке. Эту операцию выполняют с помощью специальных изолирующих клещей, в предохранительных очках и в диэлектрических перчатках. Под нагрузкой допускается замена только пробочных предохранителей в установках напряжением до 1000 В, также в перчатках и предохранительных очках.

4.      Установка и чистка светильников и смена перегоревших ламп производятся только электротехническим персоналом при снятом напряжении. Смена перегоревших ламп без снятия напряжения допускается только в помещениях без повышенной опасности.

.        При обслуживании ЭУ следует руководствоваться приборами световой сигнализации, указывающими на включенное или отключенное состояние электроприемника. Об отсутствии напряжения на токоведущих частях можно судить только по показаниям специального указателя напряжения (токоискателя) или переносного вольтметра.

.        Все ремонтные работы необходимо выполнять при снятом с ремонтируемой ЭУ напряжения. В отдельных случаях "Правила техники безопасности при эксплуатации ЭУ потребителей" разрешают производство небольших по объему работ по устранению неполадок без снятия напряжения. В сетях напряжением 380/220 В такие работы разрешаются (за исключением помещений особо опасных) электромонтеру, имеющему III квалификационную группу, в присутствии второго лица, имеющего квалификационную группу IV или V. При этом работающий должен стоять на изолирующем основании или быть в диэлектрических галошах и работать инструментами с изолирующими ручками или в диэлектрических перчатках.

.        Если текущий ремонт производится прикрепленным к данному оборудованию эксплуатационным электротехническим персоналом, то работы, связанные с ним, выполняются в порядке текущей эксплуатации без специального на то распоряжения или письменного наряда. Если же работы выполняет ремонтный персонал, то на работу выдается распоряжение или специальный наряд, в котором указываются необходимые меры безопасности.

6.2 Технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в действующих ЭУ

До начала ремонтных или отладочных работ выполняются технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих.

Техническими мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в ЭУ, являются:

.        Отключение ремонтируемого электрооборудования и принятие мер против ошибочного его включения или самовключения.

2.      Установка временных ограждений неотключенных токоведущих частей, находящихся вблизи от места работы, и вывешивание на рукоятках выключателей предупредительных плакатов "Не включать - работают люди".

.        Присоединение переносного заземления к заземляющей шине, проверка отсутствия напряжения на отключенных токоведущих частях, которые с целью безопасности на время работы подлежат замыканию накоротко и заземлению, и наложение переносных заземлений на отключенные токоведущие части ЭУ сразу после проверки отсутствия напряжения.

.        Ограждение рабочего места и вывешивание на нем разрешающего плаката "Работать здесь".

Эти технические мероприятия выполняет допускающий к работе (в ЭУ до 1000 В - это оперативный электротехнический персонал с III квалификационной группой) по разрешению лица, отдающего распоряжение на производство работ.

Токоведущие части, которые необходимо оставить под напряжением, ограждают временными ограждениями, на которых вывешивается плакат "Стой - опасно для жизни" (для установок напряжением до 1000 В).

Отключение электрооборудования напряжением до 1000 В может быть выполнено рубильником, автоматическими выключателями или контакторами. Если работа выполняется без применений переносных заземлений, то необходимо установить изолирующие прокладки между контактами выключателя или отсоединить питающие провода. В установках до 1000 В операции наложения и снятия заземления могут выполняться без штанги руками, но в диэлектрических перчатках.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасносное производство работ в ЭУ, являются оформление работы нарядом или распоряжением; оформление допуска к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе и переходов на другое рабочее место; оформление окончания работ.

Наряд есть письменное распоряжение на работу в ЭУ, определяющее место, время, начало и окончание работы, условия безопасного её проведения. В наряде указывается состав бригады и лиц, ответственных за безопасность работ. По наряду проводятся работы с полным или частичным снятием напряжения с ремонтируемой ЭУ, а также работы, выполняемые без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Работы могут выполняться без наряда и по распоряжению, которые передаются по телефону. Распоряжение принимается и записывается в оперативный журнал. По распоряжению могут выполняться работы без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, а также кратковременные работы со снятием и без снятия напряжения.

Ответственными за безопасность работ являются: лица, выдающие наряд, или отдающие распоряжение, ответственный руководитель работ, лицо оперативного персонала - допускающий к работе; производитель работ или наблюдающий, рабочие, входящие в состав бригад. Право выдачи нарядов имеет начальник электроцеха, начальник службы эксплуатации, мастер. Разрешение на выдачу нарядов этим лицам даёт главный энергетик предприятия. Эти лица должны иметь не ниже IV группы допуска в установках до 1000 В. Право давать распоряжение, определяемое главным энергетиком предприятия, может быть дано лицам оперативного персонала, не ниже IV группы допуска. Лицо, выдающее наряд или распоряжение на производство работ, отвечает за безопасность её выполнения, а также за квалификацию ответственного руководителя, производителя работ или наблюдающего. Ответственный руководитель (с V группой допуска) определяет состав бригады и квалификацию рабочих. Принимая рабочее место, он отвечает за безопасность работ на данном участке. Правилами техники безопасности разрешается одному из ответственных лиц совмещать обязанности двух лиц: ответственного руководителя и производителя работ.

Наряд на производство работ выписывается в двух экземплярах, один экземпляр должен хранится у дежурного данной ЭУ, другой у производителя работ.

В оперативном журнале отмечается время начала и окончания работ, номер наряда. Если подстанция работает без постоянного дежурного, то второй экземпляр хранится у лица, выдавшего наряд. Производителю выдаётся только один наряд на одну бригаду и на одно присоединение, т.е. электрическая цепь одного назначения и наименования.

Разрешается выдача одного наряда на несколько однотипных работ при производстве работ без снятия напряжения, или выполнения работ в разных местах при полном снятии напряжения. В отдельных случаях разрешается передача текста наряда по телефону, наряд в таких случаях выполняется в трёх экземплярах: один экземпляр заполняет выдающий наряд, второй заполняет принимающий распоряжение по телефону, а третий выдаётся производителю работ. Срок действия не должен превышать 5 дней.

Допуск ремонтной бригады производится в следующем порядке: допускающий совместно с руководителем работ проверяют рабочее место, проверяют указатели напряжения, отсутствие напряжения, а затем касается рукой токоведущих частей ЭУ. Допускающий даёт инструктаж и вручает один экземпляр оформленного наряда.

Надзор во время работы осуществляет руководитель работ или наблюдающий. Если наблюдающего во время работ не может заменить руководитель или лицо, выдавшее наряд, то вся бригада выводится из помещения и запирается дверь. Наблюдающему во всех случаях не разрешается принимать участие в работе бригады. При обнаружении нарушения ТБ угрожающего безопасности работающих, наряд отбирается, а бригада удаляется. По устранению неполадок бригада вновь допускается к работе.

Перерывы в работе (обед) в наряде не оформляются, а вся бригада удаляется, а помещение запирается. По окончании рабочего дня поставленные заземления, временные ограждения и плакаты остаются на месте, а наряд сдаётся оперативному дежурному.

Наряд закрывается после осмотра ремонтируемого оборудования, отсутствия посторонних предметов, удаления временных ограждений, снятия всех вывешенных плакатов. Включение установки разрешается после закрытия наряда.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана автоматическая система контроля и управления заполнением резервуаров, обладающая заданными метрологическими характеристиками.

В результате выполнения дипломного проекта были рассмотрены различные методы измерения емкостей и выбран наиболее приемлемый. На основании этих данный была разработана структурная схема устройства, в которой были применены технические решения, позволяющие снизить требования к точности и стабильности используемых радиоэлектронных компонентов, а также уменьшить трудоемкость наладки устройства и его эксплуатации. На основании структурной схемы разработана и рассчитана принципиальная схема устройства, в которой использована недорогая элементная база. Был проведен расчет технико-экономических показателей для разработанного устройства. Сравнительный анализ технико-экономических характеристик показал превосходство разработанного прибора по сравнению с аналогом как по техническим, так и по экономическим характеристикам. В частности снижена потребляемая мощность, цена, эксплуатационные расходы. Повышена точность устройства, введена возможность передачи информации на ЭВМ. Также разработан раздел по технике безопасности и охране труда.

Прибор удобен в обращении, так как предоставляет возможности для его управления и отображает необходимую пользователю информацию на семисегментных индикаторах. Пользователь может получить информацию как об уровне жидкости, так и о емкости, вычисленных программно, используя код на выходах АЦП, пропорциональный измеренному уровню. Погрешность измерения - менее 1%. Кроме того, возможно отображение времени работы системы.

Система состоит из шести датчиков, каждый из которых имеет возможность измерения в высоту до 2 м. Наличие интерфейса RS-232C позволяет осуществлять передачу данных о текущем состоянии системы на внешнюю ПЭВМ.

Данное устройство обеспечивает надежный контроль за уровнем жидкости в резервуарах, а также соответствует заданным параметрам.

Список использованной литературы

1.      Иванова Г.М. и др. Теплотехнические измерения и приборы:

2.      Учебник для вузов / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, B. C. Чистяков. - М.:

.        Энергоатомиздат., 1984.

.        Измерения в промышленности: Справочник / В. Бастль и др. Под ред.П. Профоса. - М.: Металлургия, 1990.

.        Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.

.        Хансуваров К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара. - М.: Изд. станд., 1990.

.        Практическое руководство: Комплексный курсовой проект для студентов "Промышленная электроника".Э.М. Виноградов, А.И. Никеенков, 2003.

.        Операционные усилители: Справочник: - М.: ПАТРИОТ, 1996.

.        Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред., С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.

.        Галкин В.И., Булычев А.Л., Лямин П.М. Полупроводниковые приборы. Диоды. Тиристоры. - Минск: Беларусь, 1994.

.        Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н. Акимов, Е.Л. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. - Мн: Беларусь, 1994.

.        Однокристальные микроЭВМ. Справочник Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П. М.: МИКАП, 1994.

13.    Сташин В.В. и др. Проетирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

.        Вуколов Н.И., Михайлов А.Н. Знакосинтезирующие индикаторы: Справочник / Под ред.В.П. Балашова. - М: Радио и связь, 1987.

.        Галкин В.И., Булычев А.Л., Лямин П.М. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. - Минск: Беларусь, 1994.

.        Федорков Б. Г, Телец В.А., Дязтеренко В. Микроэлектронные ЦАП и АЦП. - М.: Радио и связь, 1984.

.        Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П.

.        Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. - М.: Радио и связь, 1994.

.        Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров: Справочное пособие. - Мн.: Вышэйшая школа, 1989.

.        Цифровые интегральные микросхемы. Справочник.М. И Богданович. Мн. Беларусь 1991.

.        Янсен И. Курс цифровой электроники: в 4-х т. Т.4. Микрокомпьютеры, Пер. с голланд. - М.: Мир, 1987.

.        Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / И.В. Новаченко, В.М. Петухов, И.П. Блудов, А.В. Юровский. - М.: Радио и связь, 1989.

.        Кожекин Г.Я., Синица Л.М. Организация производства: Учебное пособие - Мн.; ИП " Энергоперспектива", 1998г. - 334с.

.        Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб. Пособие для втузов / Л.А. Астреина, В.В. Балдесов, В.К. Беклешов и др.; Под ред.В.К. Беклешова. - М.: Высш. шк., 1991. - 176 с.: ил.

.        Методика выполнения курсовых проектов и работ: Учеб. Пособие для радиотехн. Спец. Вузов / Ю.П. Анискин, И.Е. Андрейчук, Н.А. Рогачев и др.; Под ред. Ю.М. Солдака. - М.: Высш. шк., 1988. - 200 с.: ил.

.        Методические указания по курсовому проектированию по курсу "Организация, планирование и управление предприятием" для студентов специальности 20.05. Разработчик Подгорная Л.П. - Гомель: Ротопринт ГПИ, 1995 - 26с.

.        Методические указания к выполнению организационно- экономического раздела дипломного проекта для студентов специальности 20.05. "Промышленная электроника". Разработчик Соломенко Л.А., Волочко Н.К. - Гомель: Ротопринт ГПИ, 1990 - 31с.

28.    Официальный Internet-сайт "Промышленная автоматизация": <http://www.automatization.ru/>

.        Официальный Internet-сайт "Электронные компоненты": <http://www.chipinfo.ru/>

.        Официальный Internet-сайт "Промэлектроника": <http://www.promelec.ru/>

.        Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергия, 1979. - 408 с., ил.

.        Чекалин Н.А. И др. Охрана труда в электротехнической промышленности: Учебник для электромехан. спец. техникумов / Чекалин Н.А., Полухина Г.Н., Тугуши Г.Г. - М.: Энергия, 1978. - 256 с., ил.

.        Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В. Бектобеков, Н.Н. Борисова, В.И. Коротков и др.; Под общ. ред.О.Н. Русака - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 541 с.: ил.

Приложения

Приложение 1

 

Текст программы для микроконтроллера

; Основная программа
	ORG 000H		; начальный адрес
	JMP BEGIN
	ORG 100H
BEGIN:	ACALL INIT		; п/п инициализации ККД
START:	CLR P1.0		; запуск АЦП
WAIT:	JNB P1.1, WAIT		; переход, если данные не готовы
	CLR P1.2		; сброс Р1.2
	MOV A, P0		; данные из АЦП в аккумуляторе
	MOV 30H, A		; данные из АЦП в ячейке 30Н ОЗУ
	SETB P1.0		; гашение АЦП
	SETB P1.2		; регистр в Z-состояние
	ACALL LEVEL		; вызов п/п вычисления уровня
	ACALL CAPACITY		; вызов п/п вычисления емкости
	ACALL TIME		; вызов п/п вычисления времени
	SETB P3.0		; установить сигнал DTR
	NOP
	NOP
	CLR P3.0		; снять сигнал DTR
	SETB EA		; разрешение прерывания
	SETB ЕХ1
	SETB ЕХ0
	ACALL DELAY1		; п/п задержки на 1 минуту
	JMP START		; цикл
; Подпрограмма перекодировки из двоично-десятичного в семисегментный код
	ORG 40H
TABLECOD:	DB 3FH		; "0”
	DB 06H		; "1”
	DB 5BH		; "2”
	DB 4FH		; "3”
	DB 66H		; "4”
	DB 6DH		; "5”
	DB 7DH		; "6”
	DB 87H		; "7”
	DB 7FH		; "8”
	DB 6FH		; "9”
; Подпрограмма инициализации контроллера клавиатуры и дисплея
INIT:	MOV A, #C0H		; очистка дисплея
			Продолжение приложения 2
	MOV P0, A
	SETB P1.4		; выбор ККД
	SETB P1.3		; РУС ККД
	MOV A, #00H		; установка режима
	MOV P0, A
	SETB P1.3		; РУС ККД
	MOV A, #22H		; управление частотой сканирования
	MOV P0, A
	SETB P1.3		; РУС ККД
	CLR P1.4		; ККД не выбран
	RET
; Подпрограмма преобразования данных с АЦП в значение уровня жидкости. ; Входной параметр: ячейка 30Н - последние данные с АЦП ; Выходные параметры: ячейки 50Н, 51Н, 52Н, 53Н, 54Н - соответственно сотни, ; десятки, единицы, десятые, сотые значения уровня
LEVEL:	MOV A, 30H		; в (А) данные АЦП в двоичном коде
	MOV B, #78		; (В) ←78 множитель
	MUL AB		; (В) (А) ← (А) (В)
	MOV R7, A		; (R7) ← (А) Мл.Б. произведения	; (А) ↔ (В)
	MOV R6, A		; (R6) ← (А) Ст.Б. произведения
	ACALL PREOBR2-210		; вызов п/п преобразования
	MOV 50H, R3		; по адресу 50Н количество сотен
	MOV A, R4		; (А) ← (R4)
	SWAP A		; обмен тетрад в аккумуляторе
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 51H, A		; по адресу 51Н количество десятков
	MOV A, R4		; (А) ← (R4)
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 52H, A		; по адресу 52Н количество единиц
	MOV A, R5		; (А) ← (R5)
	SWAP A		; обмен тетрад в аккумуляторе
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 53H, A		; по адресу 53Н количество десятых
	MOV A, R5		; (А) ← (R5)
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 54H, A		; по адресу 54Н количество сотых
	RET
; Подпрограмма преобразования данных с АЦП в значение емкости. ; Входной параметр: ячейка 30Н - последние данные с АЦП.
; Выходные параметры: ячейки 55Н, 56Н, 57Н, 58Н, 59Н - соответственно десятки,
; единицы, десятые, сотые, тысячные значения емкости
CAPACITY:	MOV A, 30H		; в (А) данные АЦП в двоичном коде
	MOV B, #59		; (В) ←59 множитель
	MUL AB		; (В) (А) ← (А) (В)
	MOV R7, A		; (R7) ← (А) Мл.Б. произведения
	XCH A, B		; (А) ↔ (В)
	MOV R6, A		; (R6) ← (А) Ст.Б. произведения
	ACALL PREOBR2-210		; вызов п/п преобразования
	MOV 55H, R3		; по адресу 55Н количество десятков
	MOV A, R4		; (А) ← (R4)
	SWAP A		; обмен тетрад в аккумуляторе
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 56H, A		; по адресу 56Н количество единиц
	MOV A, R4		; (А) ← (R4)
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 57H, A		; по адресу 57Н количество десятых
	MOV A, R5		; (А) ← (R5)
	SWAP A		; обмен тетрад в аккумуляторе
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 58H, A		; по адресу 58Н количество сотых
	MOV A, R5		; (А) ← (R5)
	ANL A, 00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 59H, A		; по адресу 59Н количество тысячных
	RET
; Подпрограмма вычисления значения времени ; Выходные параметры: ячейка 5АН - десятки часов, ячейка 5ВН - единицы часов
TIME:	SETB P1.6		; установка Р1.6
	MOV A, P0		; данные о времени в (А)
	CLR P1.6		; сброс Р1.6
	ADD A, #00H		; (А) ← (А) +00Н
	DA A		; десятичная коррекция
	MOV R0, A		; (R0) ← (А)
	ANL A, #00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 5BH, A		; по адресу 5ВН единицы часов
	MOV A, R0		; (А) ← (R0)
	SWAP A		; обмен тетрад аккумулятора
	ANL A, #00001111B		; (А) ← (А) &0FH
	MOV 5AH, A		; по адресу 5АН десятки часов
	RET
; Подпрограмма преобразования двоичного целого беззнакового числа формата 16
; в двоично-десятичное число формата 5х4
; Входные параметры: R6 - Ст.Б., R7 - Мл.Б.
; Выходные параметры: R3 - Ст.Б., R4 - Ср.Б., R5 - Мл.Б.
		; обнуление текущей суммы
PREOBR2-210:		CLR A
		MOV R4, A
		MOV R5, A
		MOV A, R6
		MOV R1, A
		MOV A, R7
		MOV R2, A
		MOV R0, #16H	; счетчик циклов
		CLR A
		; сдвиг двоичного числа влево
CYCLE:		XCH A, R4
		XCH R1, A
		XCH R4, A
		XCH A, R5
		XCH R2, A
		XCH R5, A
		MOV A, R5
		ADD A, R5
		MOV R5, A
		MOV A, R4
		ADDC A, R4
		XCH A, R4
		XCH R1, A
		XCH R4, A
		XCH A, R5
		XCH R2, A
		XCH R5, A
		; двоично-десятичное удвоение суммы с учетом переноса
		MOV A, R5
		ADDC A, R5
		DA A
		MOV R5, A
		MOV A, R4
		ADDC A, R4
		DA A
		MOV R4, A
		MOV A, R7
		ADDC A, R7
		DA A
		MOV R7, A
		; проверка конца цикла
		DJNZ R0, CYCLE
		MOV A, R7
		MOV R3, A
		RET
; Подпрограмма перекодировки из двоичного в семисегментный код
CROSSCOD:		ADD A, #40H	; (А) ← (А) +40Н
		MOV R1, A
		MOV A, @R1
		MOV R1, A
		RET
; Подпрограмма задержки на 1 минуту
DELAY1:		MOV R7, #00H	; обнулить счетчик переполнения
		MOV R6, #00H	; обнулить счетчик переполнения
		SETB EA	; общее разрешение прерывания
		SETB ET0	; разрешение прерывания от Т/С0
		MOV TMOD, #01H	; режим 1 Т/С0
		MOV TL0, #0B0H
		MOV TH0, #3CH	; загрузка числа
		SETB TR0	; запуск Т/С0
LOOP:		CJNE R6, #60, LOOP	; переход при (R6) ≠60
		RETI
		ORG 000BH	; вектор прерывания
		CLR TR0	; остановить Т/С0
		CLR TF0	; сбросить TF0
		INC R7	; инкремент
		JMP MET
		ORG 0030Н
MET:		CJNE R7, #20, AGAIN	; переход при (R7) ≠20
		MOV R7, #00H	; обнуление
		INC R6	; инкремент
		RETI
AGAIN:		MOV TL0, #0B0H
		MOV TH0, #3CH	; загрузка числа
		MOV TR0	; запуск Т/С0
			Продолжение приложения 2
		RETI
; Подпрограмма обработки прерывания по входу INT0
		ORG 0003H	; вектор прерывания
INT:		CLR ES	; запрет прерываний от УАПП
		MOV SCON, #42H	; режим УАПП
		CLR TR1	; останов Т/С1
		MOV R0, #50H	; адрес пересылаемых данных
		ACALL USTAN	; вызов п/п
		RET
USTAN:		MOV TMOD, #20H	; режим 2 Т/С1
		MOV TH1, #0FAH	; загрузка числа
		SETB TR1	; запуск Т/С1
PROV:		MOV A, @R0
SPOUT:		JNB TI, SPOUT	; ожидание готовности передатчика
		CLR TI	; сброс TI
		INC R0	; инкремент
		MOV SBUF, A	; пересылка символа
		CJNE R0, #5CH, PROV	; все переслали?
		RET
; Подпрограмма обработки прерывания по входу INT1
		ORG 0013H	; вектор прерывания
		MOV A, 40H	; команда чтения FIFO
		MOV P0, A
		SETB P1.4	; выбор ККД
		CLR P1.3	; регистр DAN ККД
		MOV A, P0	; в (А) код нажатой клавиши
		RRC A	; сдвиг
		JB C, UR	; переход, если перенос
		RRC	; сдвиг
		JB C, EMK	; переход, если перенос
		RRC	; сдвиг
		JB C, WR	; переход, если перенос
UR:		ACALL UROVEN	; вызов п/п
		RET
EMK:		ACALL EMKOST	; вызов п/п
		RET
WR:		ACALL VREMY	; вызов п/п
		RET
			Продолжение приложения 2
; Подпрограмма вывода на дисплей значения уровня жидкости
UROVEN:		MOV R0, #50H	; (R0) ←50Н
		CJNE R0, #52H, PRY
		MOV A, @R0
		ACALL CROSSCOD	; вызов п/п перекодировки
		MOV A, R1
		ADD A, #10000000B
		MOV R1, A
		JMP DAL
PRY:		MOV A, @R0
		ACALL CROSSCOD
DAL:		MOV A, #80H	; команда запись в ОЗУ дисплея
		MOV P0, A
		SETB P1.3	; РУС ККД
		MOV A, R1
		MOV P0, A
		CLR P1.3	; вывод на дисплей
		INC R0	; инкремент
		CJNE R0, #55H, PRY	; все выведено?
		RET
; Подпрограмма вывода на дисплей значения емкости
EMKOST:		MOV R0, #55H	; (R0) ←55Н
		CJNE R0, #56H, PRY1
		MOV A, @R0
		ACALL CROSSCOD	; вызов п/п перекодировки
		MOV A, R1
		ADD A, #10000000B
		MOV R1, A
		JMP DAL1
PRY1:		MOV A, @R0
		ACALL CROSSCOD
DAL1:		MOV A, #80H	; команда запись в ОЗУ дисплея
		MOV P0, A
		SETB P1.3	; РУС ККД
		MOV A, R1
		MOV P0, A
		CLR P1.3	; вывод на дисплей
		INC R0	; инкремент	; все выведено?
		RET
			Продолжение приложения 2
; Подпрограмма вывода на дисплей значения времени
VREMY:		MOV R0, #5AH	; (R0) ←5АН
PRY2:		MOV A, @R0
		ACALL CROSSCOD	; вызов п/п перекодировки
		MOV A, #80H	; команда запись в ОЗУ дисплея
		MOV P0, A
		SETB P1.3	; РУС ККД
		MOV A, R1
		MOV P0, A
		CLR P1.3	; вывод на дисплей
		INC R0	; инкремент
		CJNE R0, #5CH, PRY2	; все выведено?
		RET

Приложение 3

 

Текст программы для внешней ПЭВМ

program nata_dip;crt,dos;=array [1.6] of real;_int=array [1.6] of integer;=array [1.4000] of byte;,j, podkl, podkl1, inc_t: integer;_nas,obem_t,pred_proc: vec;_str, off: vec_int;: boolean;: char;,tmp: real;: registers;: ekr;_str: byte;_all: real;,hm, m,mm, s,sm,sn,sp, hund: Word;Okno (x1,y1,x2,y2,swet_fon: byte);(x1,y1,x2,y2);(swet_fon);;;Ramka (x1,y1,x2,y2,swet,l: byte);=array [1.6] of char;_od: mas= ('└','┌','┐','┘','│','─');_dv: mas= ('╚','╔','╗','╝','║','═');: integer;: mas;l=1 then m: =mas_odm: =mas_dv;(swet);(x2,y2-1);(m [4]);(x1,y2-1);(m [1]);

Продолжение приложения 3

for i: =1 to x2-x1-1 do (m [6]);

InsLine;(x1,y1);(m [2]);i: =1 to x2-x1-1 do(m [6]);(m [3]);i: =1 to y2-y1-1 do(x1,y1+i);(m [5]);(x2,y1+i);(m [5]);;;Pol_Okno (x1,y1,x2,y2,swet_fon,swet: byte;: boolean; ram: byte);ten then(x1+1,y1+1,x2+1,y2+1,black);(x1,y1,x2,y2,swet_fon);ram=1(1,1,x2-x1+1,y2-y1+1,swet,1)ram=2(1,1,x2-x1+1,y2-y1+1,swet,2);;Ubr_Kurs;. ah: =1;. ch: =$20;($10,r);Vst_Kurs;. ah: =1;. ch: =6;. cl: =7;($10,R);Rab_Ekr (log: boolean; var save: ekr);: ekr absolute $B800: $0000;log then save: =ekranekran: =save;;next;(25,25);(15); (' Для продолжения нажмите любую клавишу');

ch: =readkey;;;vvod;;i: =1 to 6 do ('Введите значение скорости насоса', i,', л/мин >> ');

readln (s_nas [i]);;(''); ('Введите значение емкости резервуара, л >> ');

readln (obem_all);;LZero (w: Word): String;: String;(w: 0,ss);Length (ss) = 1 then: = '0' + ss;: = ss;;ris_nap (proc: real);x: real;_pos: integer;: =pred_proc [podkl];

Продолжение приложения 3

pred_proc [podkl]: =proc;_pos: = pred_str [podkl];(x <= proc) do

begin( (x >= ( (n_pos) *5+2.5)) and (x < ( (n_pos) *5+5))) thengotoxy (3+ (podkl-1) *13,23-n_pos); write ('▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄'); end;( (x >= ( (n_pos) *5+5)) and (x < ( (n_pos) *5+7.5))) thengotoxy (3+ (podkl-1) *13,23-n_pos); write ('██████████'); end;(proc>=90) then(4+ (podkl-1) *13,18);(LZero (hm),': ',LZero (mm),': ',LZero (sm));(6+ (podkl-1) *13, 20);(5);('Off');(1);;(5+ (podkl-1) *13,15); write (proc: 2: 1,'%');: =x+0.5;(x > (n_pos*5+7.5)) then_pos: =n_pos+1;_str [podkl]: =n_pos;;;;: = 1;_all: = 5000;i: =1 to 6 do_proc [i]: = 0;_str [i]: = 0;[i]: =1;;_nas [1]: =130;_nas [2]: =80;_nas [3]: =100;_nas [4]: =120;_nas [5]: =150;_nas [6]: =180;: = 0; mm: = 0; sm: = 0;

Продолжение приложения 3

ex: =true;_kurs;(1,1,80,25,15);_Okno (12,7,70,17,3,15,false,2); (13,8,69,16,3);

vvod;_kurs;(1,1,80,25,15);;(0);(1,2);

write(' ┌────────1─┐ ┌────────2─┐ ┌────────3─┐ ┌────────4─┐ ┌────────5─┐ ┌────────6─┐');i:=3 to 23 do(1,i);(' │          │ │          │ │          │ │          │ │          │ │          │');;(1,24);

write(' └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘');

textcolor (2);(1+ (podkl-1) *13,2);(' ┌────────',podkl,'─┐');i: =3 to 23 do(2);(2+ (podkl-1) *13, i);('│');(13+ (podkl-1) *13, i);('│');;(1+ (podkl-1) *13,24);(' └──────────┘');(0);(h,m,s,hund);: = s;_t: = 1;ex do(KeyPressed = true) then

Продолжение приложения 3

ch: = readkey;(ch = '1') then inc_t: = 1;(ch = '2') then inc_t: = 5;(ch = '3') then inc_t: = 10;(ch = '4') then inc_t: = 20;(ch = '5') then inc_t: = 30;(ch = '0') then inc_t: = 60;(ch = #13) then ex: = false;;(h,m,s,hund);(s = sp+1) then(s = 59) then sp: = 0 else sp: = s;: = sm + inc_t;(sm >= 60) then: = mm + 1;: = sm - 60;: = podkl + 1;(podkl = 7) then podkl: = 1;(2);(1+ (podkl-1) *13,2);(' ┌────────',podkl,'─┐');i: =3 to 23 do(2);(2+ (podkl-1) *13, i);('│');(13+ (podkl-1) *13, i);('│');;(1+ (podkl-1) *13,24);(' └──────────┘');(podkl = 1) then podkl1: = 6 else podkl1: = podkl-1;(0);(1+ (podkl1-1) *13,2);(' ┌────────',podkl1,'─┐');i: =3 to 23 do(2+ (podkl1-1) *13, i);('│');(13+ (podkl1-1) *13, i);

Продолжение приложения 3

write ('│');;(1+ (podkl1-1) *13,24);(' └──────────┘');;(mm = 60) then

begin: = hm + 1;: = 0;;: =hm*60+mm+sm/60;i: =1 to 6 do_t [i]: =time*s_nas [i];;(1);(36,1);(LZero (hm),': ',LZero (mm),': ',LZero (sm));(1);: = (obem_t [podkl] /obem_all) *100;(tmp > 100) then tmp: =100;(off [podkl] =1) then ris_nap (tmp);(tmp >= 90) then off [podkl]: =0;: =0;i: =1 to 6 do j: =j+off [i];(j = 0) then(28,10);_Okno (12,8,70,11,6,15,false,2);(13,9,69,10,6);(15); (' Все резервуары наполнены ');

write (' Для выхода нажмите любую клавишу');

repeat until KeyPressed;: =false;;;;_kurs;

clrscr;.