Система дистанционного контроля акустического окружения (шумомер)
Відзив
про роботунад дипломнимпроектом студентагр. ДЗ-92 ФЕЛ
Булавка ДмитраІгоровича
на тему «Системадистанційногоконтролю акустичногооточення»
Людинаживе в середовищі,фактор шумуякої грає неостанню рольу його житті.Дослідженнямидоведено, щопід впливомшуму, навітьпомірноїінтенсивності,погіршуєтьсяпрацездатність,особливо длярозумовоїпраці. Негативнийвплив шуму тимсильніше, чимвище йоготональність,тривалістьвпливу й неоднорідністьспектральногоскладу в результатіімпульснихскладових йокремих включеньчистого тону.Тривалий впливсильного шумуз рівнем від90 дБ і вище можевикликати влюдини порушенняслуху, розладнервової системий сприятизахворюваннямсерцево-судинноїсистеми.
У процесіроботи наддипломнимпроектом буврозробленийприлад, що навідміну відіснуючих розробокпорівняноневисокоївартості, щоздійснюютьфільтрацію,корекцію іаналіз аналоговимспособом, у нійподібні функціїреалізованіцифровим способом,що призводитьдо значногозниження вартостівиробу і зменшенняйого габаритів.Також великоюперевагоюрозробленогоприладу є можливістьфункціонуванняу режимі інтелектуальногодатчика ізпідключеннямдо ЕОМ, що робитьйого універсальніму користуванніта конкурентноздатнимна ринку.
Уцілому, вважаю,що даний дипломнийпроект заслуговує оцінки "добре",а її авторБулавко Дмитро Ігоровичзаслуговуєприсвоєнняйому кваліфікаціїспеціалістаза спеціальністю 7.092401 „Телекомунікаційнісистеми тамережі”.
Керівникдипломногопроекту проф.ПілінськийВ.В.
Рецензія
на дипломнийпроект студентагр. ДЗ-92 ФЕЛ
Булавка ДмитраІгоровича
на тему «Системадистанційногоконтролю акустичногооточення»
Представленийна рецензіюдипломнийпроект студентаБулавка ДмитраІгоровича. натему «Системадистанційногоконтролю акустичногооточення»складаєтьсяз пояснювальноїзаписки 84 сторінокформату А4 та6 креслень форматуА1. та є конструкторськоюдокументацієюна розробленийприлад, що здійснюєспектральнийаналіз рівнязвукового тискуз частотноюкорекцією табез неї.
У першомурозділі пояснювальноїзаписки наведенийаналітичнійогляд існуючиханалогів, удругому розділіздійсненийвибір оптимальноїелементноїбази, наведеніалгоритмироботи пристроюна опис режимівйого роботи.Третій розділскладаєтьсяз розрахунківджерела живлення,часу роботивід елементуживлення, часубезвідмовноїроботи та потужностісхеми. У четвертомурозділі здійсненорозрахуноквартостінауково-дослідноїроботи, у п’ятому- розрахуноквиробничогоосвітленняу приміщенні.
На кресленняхнаведені: принциповісхеми пристрою,структурнасхема, друкованаплата та складальнекресленнямодулю індикаціїта загальнійвид пристрою.
Викладенийматеріал демонструєтеоретичніі практичнізнання, отриманістудентом.
Уцілому, вважаю,що даний дипломнийзаслуговує оцінки „відмінно",а її авторБулавко ДмитроІгорович заслуговуєприсвоєнняйому кваліфікаціїспеціалістаза спеціальністю 7.092401 „Телекомунікаційнісистеми тамережі”.
Головнийінженер ПП„Булавка ІгорАнатолійович”
Білоус ОленаАнатоліївна
ANNOTATION
The degree projectis made out as an explanatory note containing sheets,
tables, illustrations and a graphic part containing 6 sheets of А1format.
Thedegree project is devoted to development of the device for acousticenvironment measuring. It functions as in autonomous mode as inintellectual sensor mode. what makes it multi-purpose.
Using of a computerallows to make processing of the received information, and itsstorage with an effective utilization of storage devices.
Development isexecuted with use of import element base.
AUDIO-NOISE METER,NETWORK, SENSOR, NOISE, ACOUSTIC ENVIRONMENT, FAST FOURIERTRANSFORMATION, DECIBEL.
УДК621.398.4.
РЕФЕРАТ
Дипломнийпроект оформленийу виглядіпояснювальноїзаписки, щомістить аркушів, таблиць, ілюстраційі графічноїчастини - 6 аркушівформату А1.
Дипломнийпроект присвяченийрозробці пристроюдля вимірюванняхарактеристикакустичногооточення, щоможе працюватияк і у автономномурежимі, так іу режимі інтелектуальногодатчика, щоробить йогоуніверсальним.Використаннякомп'ютерадозволяє робитиобробку отриманоїінформації,а також її зберігання з ефективнимвикористаннямзапам'ятовувальнихпристроїв.
Розробкавиконана звикористаннямімпортноїелементноїбази.
ШУМОМІР,МЕРЕЖА, ДАТЧИК,ШУМ, АКУСТИЧНЕСЕРЕДОВИЩЕ,ШВИДКЕ ПЕРЕТВОРЕННЯФУР’Є, ДЕЦИБЕЛ.
ЗМІСТ
Перелікумoвниx позначеньі скорочень…………………………………………………. | |
Вступ……………………………………………………………………………… | |
1Аналітичначастина………………………………………………………. | |
1.1Огляд існуючиханалогів........................................................................ | |
1.1.1АналізаториBruel &Kjear................................................................... | |
1.1.2Прецизійнийшумомір йаналізаторспектру ОКТАВА101А.......... | |
1.1.3Вимірник шумуй вібраціїВШВ-003-М3............................................. | |
1.1.4АпаратураакустичногоконтролюVTS................................................ | |
1.2Основні параметришуму……………………………………………….. | |
1.3Основні типизвукових поліву практицівимірюваньшуму…………….. | |
1.4Датчикишуму............................................................................................. | |
1.5Основні методиі засоби обробкиакустичнихсигналів……………….. | |
1.6Застосуваннячастотноїкорекції............................................................... | |
2Синтез принциповоїсхеми.......................................................................... | |
2.1ПослідовнийінтерфейсSPI....................................................................... | |
2.2Вибір інтерфейсупідключення...................................................................... | |
2.3Опис схемимодуляіндикації...................................................................... | |
2.4Опис схемиголовногомодуля................................................................... | |
2.5Опис алгоритмівроботипристрою............................................................ | |
2.6Режими роботипристрою.......................................................................... | |
3Розрахунковачастина..................................................................................... | |
3.1Розрахунокпотужностісхеми................................................................... | |
3.2Розрахунокджереланапруги...................................................................... | |
3.3Розрахунокнадійностісхеми..................................................................... | |
3.4Розрахунокчасу автономноїроботивиробу............................................... | |
3.5Розрахунокелементівкварцовогогенератора.......................................... | |
4Економічнийрозрахунок………………………………………………………. | |
4.1Оцінка трудомісткостінауково-дослідноїроботи................................... | |
4.2ВизначенняплановоїсобівартостіпроведенняНДР..................................... | |
5Охоронапраці................................................................................................. | |
5.1Аналіз небезпечнихі шкідливихвиробничихфакторів наробочому місціоператора............................................................................. | |
5.2Фізичнонебезпечній шкідливіфактори................................................. | |
5.3Психофізіологічнонебезпечній шкідливіфактори.................................... | |
5.4Міри захистувід небезпечнихі шкідливихвиробничихфакторів..... | |
5.5Розрахуноквиробничогоосвітлення............................................................. | |
5.7Пожежна безпека......................................................................................... | |
5.8Висновки........................................................................................................ | |
| Висновки......................................................................................................... Література…………………………………………………………………….. | |
ДодатокА. Технічнезавдання......................................................................... | |
ДодатокБ. Головниймодуль. Перелікелементів........................................... | |
ДодатокВ. Модуль індикації.Перелікелементів............................................ |
ПЕРЕЛІКУМOBHИX ПОЗНАЧЕНЬІ СКОРОЧЕНЬ
АЦП– Аналогово-цифровийперетворювач;
ДПФ– ДискретнеперетворенняФур’є;
ЕОМ– Електронно-обчислювальнамашина;
ДКР– Дослідницько-конструкторськаробота;
НДР– Науково-досліднаробота;
ТЕО– Техніко-економічнеобґрунтування;
ЦАП– Цифро-аналоговийперетворювач;
ШПФ– Швидке перетворенняФур’є;
SCK –SPI Clock;
SDI –Serial Data-In;
SDO –Serial Data-Out;
SPI – SerialPeripheral Interface;
SS –Slave Select;
ВСТУП
Людинаживе в середовищі,фактор шумуякої грає неостанню рольу його житті.Дослідженнямидоведено, щопід впливомшуму, навітьпомірноїінтенсивності,погіршуєтьсяпрацездатність,особливо прирозумовійпраці. Негативнийвплив шуму тимсильніше, чимвище йоготональність,тривалістьвпливу й неоднорідністьспектральногоскладу в результатіімпульснихскладових йокремих включеньчистого тону.
Тривалийвплив сильногошуму з рівнемвід 90 дБ і вищеможе викликатив людини порушенняслуху, розладнервової системий сприятизахворюваннямсерцево-судинноїсистеми. В останніроки з'явивсянавіть спеціальнийтермін «шумовахвороба».
Боротьбаз усіма видамишумів - виробничими,вуличними,побутовими- представляєодну з найважливішихобов'язківорганів санітарноїінспекції йслужби охоронипраці на підприємствах.Виробництва,рівень шумуяких перевищуєприпустимінорми, віднесенідо категоріїшкідливих.
Длявимірюванняшумових характеристикзастосовуютьспеціальні прилади -шумоміри.Шумомір представляєавтономнийпереноснийприлад, що дозволяєвимірюватибезпосередньов децибелахрівні інтенсивностізвуку в широкихмежах щодостандартнихрівнів.
ЗакономУкраїни „Провнесення зміндо деякихзаконодавчихактів Українищодо захистунаселення відвпливу шуму”від 03.06.2004 [5] булозначно посиленоконтроль івідповідальністьза порушеннявимог законодавчихта іншихнормативно-правовихактівщодо захистунаселення відшкідливоговпливу шуму,що потребуєрозробки портативногоуніверсальногопристрою длявимірюванняпараметрівакустичногошуму, що маєневисоку вартістьвідносно аналогів,щонайчастішеявляють собоюскладні дорогіпрограмно-апаратнікомплекси, щовідрізняютьсявисокою точністюй надійністю.
Напідприємствахчасто виникаєпитання щодоможливостіконтролю акустичногосередовищау багатьохприміщенняхз метою оперативногореагуванняна відхиленнявід норми, подальшоїобробки інформаціїта її зберігання,що потребуєрозробки апаратнопрограмногокомплексуобробки інформації,в яких обчисленняздійснюєспеціалізованийпристрій, суміснийз ЕОМ, а вториннуобробку отриманоїінформації(накопичення,аналіз) – ЕОМ.
Такимчином метоюданої роботиє розробкауніверсальногоприладу дляконтролю акустичногооточення, щоможе працюватитак і в автономномупереносномурежимі, так іу складіапаратно-програмногокомплексу,повинен бутидешевший зааналоги і матипростий інтерфейскористувачаз метою можливостішвидкого навчанняроботи з ним.
1АНАЛІТИЧНАЧАСТИНА
1.1 Оглядіснуючих аналогів
1.1.1 АналізаториBruel & Kjear
Насьогоднішнійдень існуєвелика кількістьприладів, щослужать длявимірюваннярівня шуму йпроведенняйого спектральногоаналізу. Найчастішеці приладиявляють собоюскладні дорогіпрограмно-апаратнікомплекси, щовідрізняютьсявисокою точністюй надійністю.
Очевиднимлідером у виробництвіприладів, щовимірюютьрівень шумує фірма Bruel & Kjear,прилади якоїдуже відоміу світі тавідрізняютьсявеликою надійністюі вартістю.
Модель2238 - високоякіснийвимірник рівнязвукового тиску1го класу (рис1.1). Прилад маєзмогу одночасновимірюватисередньоквадратичніі пікові значенняза допомогоюдвох детекторівз незалежнимчастотнимзважуванням.Прилад випускаєтьсяз октавним й1/3-октавнимфільтром. 2238виробляютьсяв декількохмодифікаціях- 2238А, 2238B,2238С, 2238D, 2238E, 2238F, 2238G, 2238H.
Рисунок1.1 – Аналізатормоделі 2238
Застосування:
вимірюваннярівня шумунавколишньогосередовища:скарги, моніторинг,оцінка;
професійнаоцінка шуму;
вибірзасобів захистуорганів слуху;
шумовезменшення;
загальнівимірюванняшуму в класі1.
Інтегруючийшумомір 1-гокласу 2239Ає вимірникомрівня звуку1го класу точності(рис 1.2). Він спроектованийтаким чином,щоб робитишвидкі й легківимірюваннянавколишньогошуму й виміріву приміщеннях,пов'язаних зохороною здоров'я.
Результативимірів відображаютьсяна великомурідинокристалічномудисплеї, щомістить квазіаналоговийрядок, що показуєпоточний рівеньзвуковоготиску.
Інструментмістить двапаралельнихнезалежнідетектори. Цедозволяє відображатиодночасно яксередньоквадратичні,так і піковізначення.
Рисунок 1.2 - Інтегруючийшумомір 1-гокласу 2239А
Використання:
контрольрівня шуму наробочому місці;
вимірпотужностізвуку;
спостереженняза навколишнімшумом;
Застосування:
виміррівнів звукуй рівнів звуковоготиску.
визначенняеквівалентнихрівнів з метоюоцінки шкідливихта подразнюючихвпливів шуму,для використанняз метою охоронипраці та санітарногонадзору.
оцінкашуму оточуючогосередовища:від залізничнихтам автомобільнихмагістралей.
виміршумів, що створюютьсямашиннимустаткуванням.
Особливості:
зручнеі просте калібрування
наглядністьвідображеннявимірюванихпараметрів.
двадетектора, щопрацюють паралельно,з можливістюодночасноговимірюваннясередньоквадратичнихта піковихзначень.
рідинокристалічнийекран с підсвіткою
вбудованапам’ять длязберігання40 протоколіввимірювань.
Діапазони:
динамічнийдіапазон: 80 дБ;
діапазонвимірів: від26 дБ до 140 дБ.
Екран:
4-хрядковийрідинокристалічний;
швидкістьвідновленняданих на екрані:один раз у секунду;
підсвічування;
відображеннявхідного рівнясигналу квазіаналоговиміндикатором,що обновлюється15 разів у секунду;
індикаціячасу початкувиміру;
відображеннячастотнихкорекцій.
Послідовнийінтерфейс:
швидкістьобміну в бодах:9600.
Вагай габарити:
460г (з батареями);
257 х 97 х41 мм.
1.1.2Прецизійнийшумомір й аналізаторспектру ОКТАВА101А
Новийросійськийшумоміраналізаторспектра ОКТАВА-101А(рис. 1.3) відповідаєвсім сучаснимвимогам доприладів даноготипу й ні в чомуне уступаєзакордонниманалогам. Приладмає два режимивимірів: „звук”й „інфразвук”.У режимі „звук”ОКТАВА-101А одночасновиконує функціюдвох приладів:інтегруючогошумоміра 1 класу(МЭК 60651/60804) і аналізатораспектрів 1 класу(МЭК 1260).
Рисунок1.3 - Прецизійнийшумомір й аналізаторспектру ОКТАВА101А
Одночаснов реальномучасі виміряютьсязагальні (Лін)і кореговані(А,С) рівні звукуй рівні звуковоготиску в октавнийй 1/3-октавнихсмугах частот25 Гц - 16 кГц.
Урежимі „інфразвук”прилад дозволяєв реальномучасі одночаснобачити на екраніоктавний й 1/3октавний спектр1,6 Гц - 20 Гц.
Результативимірів можназберегти венергонезалежнійпам'яті, а згодомвидати зновуна рідинокристалічнийграфічнийіндикатор абопередати вкомп'ютер поінтерфейсуRS-232.
Живленняприладу здійснюєтьсявід убудованоїакумуляторноїбатареї абовід мережногоблоку живлення.
Дляспеціальнихдодатків, щовимагаютьпроведеннявимірів вібрації,прилад ОКТАВА-101Аможе бутидоукомплектованийдатчиком зіспеціальнимперехідником.
1.1.3Вимірник шумуй вібраціїВШВ-003-М3
ПриладВШВ-003 М3 з 1/3 октавнимифільтрами ємалогабаритним,портативнимвимірювальнимприладом іпризначенийдля виміру йаналізу шумуй вібрації вжитлових івиробничих приміщенняхі використовуєтьсядля визначенняхарактеристикджерел і характеристикшуму й вібраціїв місцях знаходженнялюдей, придослідженняхі випробуванняхмашин і механізмів,при розробцій контроліякості виробів(рис 1.4).
Рисунок 1.4 – ВимірникВШВ-003 М3
ПриладВШВ-003 М3 має убудованіфільтри ізчастотнимихарактеристикамиА, В, С, а такожсмугові фільтри:октавні йтретинооктавні,що дозволяютьпроводитикласифікацію,вимір і визначеннянормованихпараметріві характеристикшуму й вібраціївідповіднодо вимог санітарнихнорм і стандартівбезпеки праці.
ПриладВШВ-003 М3 поставляєтьсяв зручній дляпереносу сумці.Укомплектованийп'єзоелектричнимивимірювальнимиперетворювачамиДН-3-М1 і ДН-4- М1, щомають коефіцієнтперетвореннявідповідно10 мВ см2/мй 1 мВ см2/м,конденсатороммікрофоннимкапсулем М-101,що має чутливість50 мВ/Па, предпідсилювачемВПМ-101, еквівалентамиперетворювачай капсулямікрофонного.
1.1.4Апаратураакустичногоконтролю VTS
Апаратурапризначенадля аудіоконтролюй аудіоохорониприміщень.Можлива побудовасистеми охорониоб'єкта іззастосуваннямавтоматичногозапису акустичноїобстановкитого або іншогоприміщення,у якому спрацювавдатчик охорони.Системааудіоконтролюприміщеньскладаєтьсяз набору високочутливихмікрофонів"МК-1" (рис. 1.5) , "МК-2","МК-3" і пультаоператора (рис1.6).
Рисунок1.5 – МікрофонМК-1
Допульту операторавходять:
платакомутаціївіддаленихмікрофонівз індикацієюобраного каналу;
мікрофоннийпопереднійпідсилювачі низькочастотнийпідсилювачпотужності;
акустичніколонки;
схемаузгодженняз навушникамий входом магнітофона;
блокживлення 220 ВАС.
Рисунок 1.6 - Пульт оператора
Комплектаціяапаратур, узагальномувипадку, здійснюєтьсявисокочутливимимікрофонами"МК-1" або "МК-3",а для приміщеньіз низькочастотнимишумами системааудіоконтролякомплектуєтьсямікрофонами "МК-2". Віддаленімікрофониз'єднуютьсяз пультом контролюпо трьохпровіднійлінії зв'язку.
1.2Основні параметришумуМеханічніколивання зчастотою від20 Гц до 20 кГц, щовиникають упружному середовищі,називаютьзвуком.Чіткоїрізниці міжпоняттями«звук» та «шум»немає. Звуками,як правило,називаютьрегулярніперіодичніколивання,а шумом — неперіодичніколивальніпроцеси. Припроведенніробіт щодозабезпеченнянормальнихумов життялюдини шумомвважаютьбудь-який небажанийзвук незалежновід його характерута природивиникнення.У ційкнизі розглядаєтьсяв основномупромисловийшум, щовиникає внаслідокроботи механізмівта устаткування.
Найбільшважливимипараметрамишуму є звуковийтиск,інтенсивністьзвука та звуковапотужність.У інженернійпрактиці цівеличини виражаютьу логарифмічниходиницях,що пояснюєтьсядвома причинами:
реакціявухалюдини на різнугучність маєлогарифмічнийхарактер;
діапазонзміни цих параметрівнадзвичайноширокий.Розглянемозазначеніпараметридокладне
Звуковийтиск —це різниця міжмиттєвим значеннямповноготиску і статичнимтиском у данійточці. Вінхарактеризуєзміну густинисередовищав напрямі поширенняколивань.Кількісноюоцінкою звуковоготиску є середньо-квадратичнезначення
, (1.1)деТ —час вимірювання;р(t) —миттєве значеннязвуковоготиску.
Значенняр вимірюютьна певній відстанівід джерелашумув заданій смузічастот. Рівеньзвукового тискуL, дБ,визначаютьвідносно пороговогосередньоквадратичногозначеннязвукового тискур0= 2 • 10-5Па за формулою
. (1.2)Звуковоюпотужністюназиваютьпотужністьзвука, якийвипромінюєтьсяджерелом в усіхнапрямах простору,щооточує джерело.У цьому розумінніце інтегральнахарактеристикашуму, якийстворюєтьсяджерелом. Зазначимо,що джерелозвука випромінюєзвукову потужність,а звуковийтиск є наслідкомцього випромінювання.Слух людинисприймає звуковийтиск, а причиноюцього сприйманняє звукова потужністьджерела. Рівеньзвукової потужностіLP,дБ,визначаютьвідносно пороговоїпотужностіР = 10-12Вт за формулою
(1.3)Звуковапотужністьє мірою швидкостівипромінюваннязвуковоїенергії, тобтозвуковою енергією,що віднесенадо одиницічасу.
Інтенсивністьзвука характеризуєшвидкістьпотоку звуковоїенергії в певнійточці звуковогополя. РівеньінтенсивностізвукаLI,дБ,визначаютьвідносно пороговогозначенняI0= 10-12Вт/м2за формулою
. (1.4)Зазначимо,що I0= р02/ρс,деρс— хвильовийопір повітря,який дорівнює416 кг/(м2с).
Звуковийтиск та інтенсивністьзвука є точковимихарактеристикамизвукового поля.Вони залежатьвід розташуванняточки вимірюваннята умов поширеннязвукових хвиль.Звукова потужністьне залежитьвід зазначенихфакторів,тому є унікальноюмірою шумностіданого джерелашуму.
1.3Основні типизвукових поліву практицівимірюваньшуму
Звуковимполемназиваютьпростір, в якомупоширюютьсязвукові хвилі.У практицівимірюваньшуму звуковіполякласифікуютьза наявністювідбивнихперешкод (вільній дифузні) таза відстаннювід джерелазвука (дальніта ближні).
Длявільногозвукового поляхарактернепоширеннязвуковиххвиль без відбивання.Ідеальні умовивільного поляможнастворити навідкритомуповітрі в місцях,що віддаленівід об'єктівз великимивідбивнимиповерхнями.На місцівимірюванняне повинно бутисторонніхшумів. Однакможливістьвимірюванняшуму на відкритомуповітрі залежитьвід метеорологічнихумов і часудоби.
Умовивільного поляможна створитиштучно в такзванихзаглушенихкамерах, девідбиваннязвукових хвильвідстін і стеліістотно послаблюютьсяспеціальнимоблицюваннямцих поверхоньзвукопоглинальнимиматеріалами.Здебільшогодля цього придатнізвичайні приміщеннядостатньовеликого об'єму.
Длядифузногозвукового поля,навпаки,характернібагаторазовівідбиваннязвукових хвиль,внаслідок чогоці хвиліпоширюютьсяв усіх напрямахз ідентичноюамплітудою.Середня густинаенергії звукаоднакова повсьому полю.Апроксимацієюдифузного поляє акустичнеполе вревербераційномуприміщенні.
Показникамиякості ревербераційногоприміщенняє час ревербераціїта нерівномірністьзвукового тискув усіх
точкахвнутрішньогопростору (завинятком точок,близькихдо відбивнихповерхонь).Ревербераційнакамера тимкраща,чим більшийчас ревербераціїі чим більшарівномірністьу ній звуковогополя по всьомуробочому діапазонучастот.Дальнімназиваютьзвукове полев достатньовіддаленійвідджерела зоніпростору, денапрям швидкостіпоширеннячастинок збігаєтьсяз напрямомпоширеннязвукової енергії,а інтенсивністьзвука пропорційнаквадрату звуковоготиску. Залежновід задачівимірюванняв акустицізастосовуютьрізні кількіснікритерії дальньогополя, наприкладспіввідношенняkr >1 (k —хвильове число).У практицівимірюваньшуму машинвважають, щоумови дальньогополя виконуютьсяна відстанівід джерела,якабільша, ніждовжина хвилі,або в 2...З разиперевищуєнайбільшийлінійний розмірджерела. Звуковухвилю в дальньомуполі можнарозглядатияк плоску чисферичну. Поширеннязвука у вільномудальньому полівідповідаєзаконузворотнихрадіусів: р~ 1/r,І ~ 1/r2.
Ближнєзвукове поле— цесусідня доджерела звуказона,в якій напрямколивань необов'язковозбігаєтьсяз напрямомпоширеннязвукової енергії.У цьому полізвуковийтиск не можехарактеризуватизвукову потужністьджерела, оскількиреактивнаскладова ближньогополя, що враховуєтьсяв процесі вимірюваннятиску, не пов'язаназ випромінюваннямпотужності.Проте слідзазначити, щореактивнаскладова ближньогозвукового поляне впливає нарезультативимірюванняінтенсивностізвука, оскількиостанняпов'язана зпотоком звуковоїенергії і томуреагує тількина активнускладову поля.
Придатністьприміщеннядля вимірюванняшуму в умовахвільного дальньогополя перевіряютьекспериментально.При цьому ставлятьсятакі вимоги:
стороннійшум (перешкода),що проникаєв приміщення,повинен бутислабкіший засумарний шумагрегату таперешкодине менше ніжна 10 дБ як зазагальнимрівнем, такі за рівнемокремих складовихспектра в робочомудіапазонічастот; у противномуразі требазробити поправку;
спадрівня звуковоготиску в дальньомуполі джерелазвукапри подвоєннівідстані відджерела доточки вимірюваннямає становитине менше ніж6 дБ;
уприміщенніне повиннобути помітнихстоячих хвиль,принаймні вмісцях розміщеннямікрофонів.
1.4 Датчикишуму
Мікрофони- цеелектроакустичніперетворювачі,що перетворюютьзвукові коливанняна електричні.Залежно відконструкціїрозрізняютьмікрофонитиску, а якихзвуковий тисквпливає надіафрагмутільки з одногозовнішньогобоку, та мікрофониградієнтатиску, вяких звуковийтиск впливаєна два бокидіафрагми, алез певним зсувомпо фазі. У першомувипадку зусилляна діафрагмувизначаєтьсязвуковим тиском,що діє на неї,а в другому —різницею тисківз обох боківдіафрагми зурахуваннямрізниці фазколивань.
Мікрофониповинні бутипо можливостімалих порівняноз довжиноюхвилі звукарозмірів, щобне впливатина вимірюванезвукове поле.Невеликі мікрофониможна використовуватив широкомудіапазонічастот. Переваганевеликихмікрофонівполягає ще йу тому, що їхняхарактеристиканапрямленостібільш рівномірна.Тому при вимірюваннів тому разі,коли напрямпоширення звукане зовсім збігаєтьсяз віссю напрямленостімікрофона,виникає меншепомилок. Протевнаслідоквідносно невеликоїчутливостіцих мікрофонівзастосовуванняїх при малихзначенняхвимірюванихвеличин обмежене.
Залежновід характерузвукового полярозрізняютькілька показниківчутливостімікрофона. Увільному полінапругу, щостворюєтьсямікрофоном,відносять дозвуковоготиску вільноїплоскої біжучоїхвилі, що рухаєтьсядо центра мікрофонав напрямі йогоосі. Чутливістьу дифузномуполі становитьвідношеннявихідної напругидо звуковоготиску в цьомуполі. Для визначеннячутливостіза тиском напругуна виході мікрофонавідносять дозвуковоготиску, якийфактично створюєтьсяперед мембраноюмікрофона.
Длявимірюваньвикористовуютьздебільшогоконденсаторнімікрофони восновномувнаслідокїхньої порівнянорівномірноїчастотноїхарактеристики.Крім того,конденсаторнімікрофонистійкі до змінитемпературногорежиму, відрізняютьсявисокою стабільністюхарактеристику часі й маютьрівномірнудіаграмунапрямленості.
Останнімчасом для вимірюваньзастосовуютьп'єзоелектричнімікрофони зтермостійкихматеріалівз достатньовеликим п’єзоелектричнимефектом. У нихвикористовуєтьсявластивістьп’єзоелектричнихматеріалівстворюватипри механічнійдеформаціїнапругу міжелектродами,які прикладенідо пластин зцих матеріалів.У вимірювальнихпристрояхвисокого класуп’єзомікрофонизастосовуютьсянечасто. Цепояснюєтьсяв основномунизькою температурноюстабільністюі дуже високимвнутрішнімопором ємнісноготипу. Останнєускладнюєпідключенняїх за допомогоюдовгих ліній,а також нанавантаженняз не великимопором. До перевагп’єзомікрофонівналежать простотаконструкції,невеликі розміри,висока чутливість.
Електродинамічнімікрофони майжезавжди використовуютьсядля порівняльнихвимірювань.Вони мають дуженизький рівеньвласних перешкод,тому придатнідля вимірюваньслабких шумів.
Призастосуваннімікрофонівтреба враховуватинизку факторів.Зокрема зазначимо,що чим більшачастота вимірювання,тим меншим маєбути розмірмікрофона. Щобне перекручуватизвукове поле,мікрофонніприймачі,з'єднувальнікабелі повиннімати невеликірозміри відноснодовжини звуковоїхвилі, а відстаньміж мікрофономта оператором,який обслуговуєапаратуру,повинна становитине менше ніж1 м. Крім того,слід звестидо мінімумунаведені електричніта магнітніполя, особливопомітні призастосуваннідовгих кабелів.
1.5 Основніметоди і засобиобробки акустичнихсигналів
Сигналишуму та вібраціїтут здебільшоговважаютьсявипадковимипроцесами. Цеобумовленонеобхідністюврахуванняфактора випадковостіпри формуванніїх унаслідокнестабільностіумов збудження,неможливостіабсолютногоповтореннярежимів роботитощо. Крім того,акустичнісигнали вважаютьсястаціонарнимипроцесами, щозабезпечуєтьсясталістю процесузбудженняколивань. Фізичновиправданедля розглядуванихпроцесів такожприпущенняпро їхню ергодичність.Отже, акустичнісигнали в ційкнизі вважаютьсястаціонарнимиергодичнимивипадковимипроцесами (якщонемає додатковихуточнень). Цедає змогу застосуватидля аналізуїх достатньорозробленуспектрально-кореляційнутеорію.
Основнимсучасним методомобробки сигналівшуму та вібраціїє спектральнийаналіз.Цейметод застосовуютьдля оцінкиосновних спектральниххарактеристиксигналів шумута вібрації— спектральнихгустин потужності,а також характеристиквзаємозв'язкусигналів (взаємнихспектрів, функційкогерентностіта кореляції).Крім того, напідставі циххарактеристикобчислюютьчастотніхарактеристикишляхів поширенняколивань.
Сучаснийспектральнийаналіз шумовихі вібраційнихсигналів поділяєтьсяна аналіз зпостійноюсмугою частот(Δf= const) і з постійноювідносноюсмугою (Δfо/fо= const); остання, якправило, октавначи третинооктавна.Тут Δf— ширина смугианалізу (дляШПФ Δfчасто називаютьтакож крокомза частотою),fо— центральначастота смуги.Вид аналізута параметривідповідноїапаратуривибираютьзалежно відзадачі аналізу.
Якщомета досліджень— визначенняокремих дискретнихскладових, тослід вибиративузькосмуговийаналіз з постійноюсмугою пропускання.Проте ця смугане повинна бутизанадто вузькою,оскільки підчас роботибудь-якогоджерела шумута вібраціїспектральніскладові неминучефлуктують зплином часуза частотою.Смуга аналізумає охоплюватиці флуктуації;у противномуразі результатиспотворюватимуться.
Приборотьбі зшумом та вібрацієюметодамизвукоізоляціїчи поглинаннячасто достатньовиявити інтенсивнічастотні ділянкиабо зони цихпроцесів. Уцьому разібільш доцільнийаналіз з постійноювідносноюсмугою пропускання.У будівництвізастосовуютьздебільшогооктавний аналіз,у машинобудуванні— третинооктавний.
Напрактиці частовважають, щоширина смугианалізу маєбути приблизно(в крайньомуразі) в 4 разивужча за загальнийчастотнийдіапазон, якийаналізується.Апаратура дляспектральногоаналізу промисловогошуму та вібраціїздебільшогоне є специфічноютільки дляаналізу механічнихколивань, оскількипо суті аналізуютьсяелектричніколивання, щонадходять віделектроакустичногоперетворювача.
Заразспектральнийаналіз здійснюютьабо смуговоюфільтрацієюсигналів, абона підставіШПФ. Останнімчасом дляспектральногоаналізу (зокремаобчисленнядискретногоперетворенняФур'є) дедалібільше використовуютьалгоритм ШПФ,особливоз появою швидкодіючихпроцесорівШПФ. Головнаперевага цьогоспособу — можливістьдістати порівняновузькосмуговіспектри, тобтоможливістьспектральногоаналізу з високимрозділеннямза частотою.
В апаратномузабезпеченніобробки віброакустичнихсигналів формуютьсята розвиваютьсятакі тенденції:
цифровепредставленнявіброакустичноїінформації;
розробкаспеціалізованихобчислювальнихпристроїв набазі мікропроцесорів,що працюютьза жорсткимиалгоритмами.Переваги такихпристроїв —швидкодія,мобільність;недолік — низькийступінь універсальності;
розробкапрограмнихкомплексів,в яких процесобробки інформаціїздійснюєтьсяпрограмно ЕОМ,найчастішеперсональноготипу. При цьомусигнали вводятьсябезпосередньов запам'ятовуючийпристрій ЕОМу цифровійформі. Перевагамитаких комплексівє високий ступіньуніверсальності,порівняновеликий обсягпам'яті, можливістьпорівнянопросто збільшуватикількістьканалів одночасноговведення сигналів;недолік — порівняноневисока швидкодія.Отже, такі комплексидоцільнозастосовуватив метою дослідження;
розробкапрограмно-апаратнихкомплексівобробки інформації,в яких обчисленняспеціальноїфункції (наприклад,спектральноїгустини) здійснюєспеціалізованийпристрій, суміснийз ЕОМ, а вториннуобробку добутихфункцій (накопичення,аналіз) — ЕОМ.Такий варіант,незважаючина порівняновисоку вартість,має менше недоліківдвох першихі тому розвиваєтьсянайбільш інтенсивно.
1.6Застосуваннячастотноїкорекції
Найпростішоюфізичною міроюшуму є вимірйого повногорівня звуковоготиску. З іншогобоку, такийвимір не даєніякоїінформаціїні про розподілчастот шуму,ні про йогосприйняттялюдиною, тобтопрактично такевимірюваннябуде не ефективним.Однак за допомогоюпростих засобіввимірювальнуапаратуру можназабезпечитидеякими характеристиками,що дозволяютьзробити результативимірів набагатоефективніше.Застосовуєтьсянабір частотнихкоригувальнихфільтрів,характеристикияких індексованілітерами А, В,С. Характеристиказ індексом Смало залежитьвід частотив значній частинізвукових частот,у той час якхарактеристиказ індексом Аперебуває всильній залежностівід частотнижче 1000 Гц. ПорівнюючичастотнухарактеристикуА с кривимирівня рівноїгучності длячистих тонівможна виявитидеяку подібністьміж останнімий оберненоюА характеристикою.Навіть незважаючина те, що процессприйняттязвуків людиноюнабагато складнішеапроксимаціїза допомогоючастотноїкорекції, якце представленокривою А, в багатьохвипадках інформаціяможе бути отриманав результатівимірів задопомогоюапаратури захарактеристикоюА. Останнійдовід такожпідтверджуєтьсятим, що існуючінаціональній міжнародністандарти, щорегламентуюсьвимірюванніта оцінці рівняшуму головнимчином рекомендуютьзастосуваннякоригувальноїхарактеристикиА.
Рисунок1.8 - КоригувальніхарактеристикиА, В, С, D
Длятого, щоб розрізнятифізичні вимірюваннярівнів звуковоготиску в децибелах(дБ) (без частотноїкорекції) відсуб'єктивноговиміру рівнівгучності уфонах і вимірів,зроблених задопомогоюоднієї з уведенихстандартнихчастотниххарактеристикА, В, С (або D), прийнятаміжнароднаугода про те,що результатиостанньоговиду вимірівповинні бутивиражені увигляді рівнівзвуку з використаннямшкали децибеліз вказівкоювиду частотноїкоригувальноїхарактеристикиА, В, або С (абоD). Якщо, наприклад,шум вимірюєтьсяз використаннямкорекції А, торезультатповинен бутипредставленийу вигляді дБ(А).Аналогічно,якщо вимірушуму проводилисяз використаннямкорекцій В таС (або D), ці результатиповинні бутивиражені відповіднодБ(В), дБ(С) абодБ(D).
Існуютьвипадки, колипри вимірюванняхнеобхіднанабагато більшвичерпна інформаціяпро рівеньшуму. Цю інформаціюможна одержати,проводячичастотнийаналіз шуму;аналіз, що частопроводитьсяу вигляді октавних,третинооктавнихабо ще більшвузьких смугчастот. З докладногочастотногоаналізу спектрашуму може бутиотримана найбільшпридатна інформаціяпро звук, щодосліджується.
2 СИНТЕЗПРИНЦИПОВОЇСХЕМИ
Фірма MICROCHIP випускає 3лінії8-бітних КМОПмікроконтролерів,відомих якPIC16Fxx, PIC18Fxx й PIC17Fxx.
Усі мікроконтролери виконані заRISC технологією,мають схемузапуску повключенню живлення, вартовийтаймер, щопрограмується,біт захистувід зчитування, припустимийструм по кожномувиході до 20 мАй низьке енергоспоживання- 2 мВ при приживленні 5 В натактовій частоті4 МГц; 15 мкА приживленні 3 В натактовій частоті32 кГц й менше3 мкА в режиміочікування.
2.1Послідовнийінтерфейс SPI
МікроконтролериCP PIC16F877, MCP41050 та CP PIC18F258, щовикористовуютьсяу приладі, містятьпослідовнийпериферійнийінтерфейс SPI(Serial Peripheral Interface), призначенийдля обмінуданими одинз одним.
Принципроботи послідовногообміну даними,реалізованогоу мікроконтролерах,одержав назву"Master-Slave" (буквально- "Хазяїн-раб"або "Ведучий-ведений"),ілюструєтьсясхемою на рис.2.1.
Рисунок 2.1 – Принцип роботиSPI
Одиніз пристроїв,що беруть участьв обміні даними,є ведучим, інший- веденим. Обмінздійснюєтьсяпо чотирьохсигнальнихлініях. Їхпризначеннязазначені втаблиці 2.1.
Таблиця2.1 Призначеннясигнальнихліній
SDO | SerialData-Out (послідовневиведенняданих) |
SDI | SerialData-In (послідовневведенняданих) |
SCK | SPI Clock(синхронізація) |
SS | Slave Select(вибір веденого) |
Обидвапристрої, щоприймаютьучасть в обмініданими, містятьрегістр зсуву.Регістри з'єднуютьсяв коло, як показанона з використаннямвідповіднихвходів SDl і виходівSDO. Зсув здійснюєтьсяпо фронту імпульсусинхронізації,при цьому ведучийпередає веденомуодин біт зісвого регістразсуву, одержуючибіт з регістраостаннього.Очевидно, якщоведучий подастьна шину синхронізаціїSCK число імпульсів,рівне розрядностірегістрів, тоінформаціяз його регістраповністю передастьсяведеному, інавпаки. Розрядністьпереданих слів- 8 біт.
Длятого щоб можнабуло апаратновибирати одногоз декількохведених мікроконтролерів,використаєтьсядодаткова лініяінтерфейсуSS.
Крімцього, вибірведеного можетакож здійснюватисяпередачеюведучим адресногобайта. Останнійприймаєтьсявсіма веденимий рівняєтьсяіз привласненимиїм адресами.При збігу веденийактивує лініїсвого інтерфейсуй здійснюєнеобхіднийобмін даними.
2.2Вибір інтерфейсупідключення
Приорганізаціїзв’язку міжЕОМ та шумоміром,що працює урежимі датчика,необхіднозробити вибірвідносно інтерфейсупередачі данихвід приладудо ЕОМ та упротилежномунапрямі. КонтролерCP PIC18F258, що використовуєтьсяу приладі, маєможливістьпередаватисигнали поінтерфейсуRS-232. Логічному„0” відповідаєрівень сигналу0 В, логічній„1” – 5 В. Цей інтерфейсне дозволяєпередаватиінформаціюна великі відстані,тому що сильнопіддаєтьсядії завад.
Інтерфейсповинен бутизавадостійким,дозволятиздійснюватипідключеннядекількохприладів табути достатньопростим приреалізації.
Цимвимогам відповідаєпослідовнийінтерфейсRS-485.
ІнтерфейсRS-485 (інша назва- EIA/TIA-485) - один з найпоширенішихстандартівфізичного рівнязв'язку. Фізичнийрівень - це каналзв'язку й спосібпередачі сигналу.
Мережа,побудованана інтерфейсіRS-485, являє собоюприйомопередатчики,з'єднані задопомогоюкрученої пари- двох скрученихдротів. В основіінтерфейсуRS-485 лежить принципдиференціальної(балансової)передачі даних.Суть його полягаєв передачіодного сигналупо двох проводам.По одному дроті(умовно A) передаєтьсяоригінальнийсигнал, а поіншому (умовноB) - його інверснакопія. Якщо наодному дроті"1", то на іншому"0" і навпаки.Таким чином,між двома проводамикрученої паризавжди є різницяпотенціалів:при "1" вонадодатна, при"0" – від’ємна.
Самецією різницеюпотенціаліві передаєтьсясигнал (рис.2.2).
Рисунок 2.2 – Диференціальнапередача даних
Такийспосіб передачізабезпечуєвисоку стійкістьдо синфазноїперешкоди.Синфазноюназиваютьперешкоду, щодіє на обидвадроту лініїоднаково.Електромагнітнахвиля, проходячичерез ділянкулінії зв'язку,наводить в обохпроводах потенціал.Якщо сигналпередаєтьсяпотенціаломв одному дротіщодо загального,як в RS-232, то наведенняна дріт можеспотворитисигнал відноснодобре поглинаючогонаведеннязагального("землі"). Крімтого, на опорідовгого загальногодроту будепадати різницяпотенціалівземель - додатковеджерело спотворень.А при диференціальнійпередачі спотворенняне відбувається.Таким чином,якщо два дротипролягаютьблизько одиндо одного іперекручені,то наведенняна обидва дротуоднакові. Потенціалв обох однаковонавантаженихпроводах змінюєтьсяоднаково, прицьому інформативнарізниця потенціалівзалишаєтьсябез змін.
RS-485 -напівдуплекснийінтерфейс.Прийом і передачайдуть по однійпарі дротівз поділом учасі. У мережіможе бути багатопередавачів,тому що вониможуть відключаютьсяв режимі прийому.
Структурнасхема такогоінтерфейсузображена нарис. 2.3.
Рисунок 2.3 – Структурнасхема підключеннядо інтерфейсуRS-485
Всіпристроїпідключаютьсядо одні крученоїпарі однаково:прямі виходидо одного дроту,інверсні - доіншого.
Привеликих відстаняхміж пристроями,зв'язаними покручений парій високих швидкостяхпередачі починаютьпроявлятисятак називаніефекти довгихліній. Причинацьому - кінцевістьшвидкостіпоширенняелектромагнітниххвиль у провідниках.Швидкість цяістотно меншешвидкостісвітла у вакуумій становитьбільше 200 мм/нс.Електричнийсигнал маєтакож властивістьвідбиватисявід вільнихкінців лініїпередачі і їївідгалужень.Для короткихліній і малихшвидкостейпередачі цейпроцес відбуваєтьсятак швидко, щозалишаєтьсянепоміченим.Якщо відстаньдосить велика,фронт сигналу,що відбивсянаприкінцілінії й повернувсяназад, можеспотворитипоточний абонаступнийсигнал. У такихвипадках потрібнопридушуватиефект відбиття.
Убудь-якої лініїзв'язку є такийпараметр, якхвильовий опірZв. Він залежитьвід характеристиквикористовуваногокабелю, але невід довжини.Для крученоїпари, що застосовуєтьсяу системі, Zв=120Ом. Якщо навилученомукінці лінії,між провідникамикручений паривключити резисторз номіналомрівним хвильовомуопору лінії,те електромагнітнапоглинаєтьсяна такому резисторі.Звідси йогоназви - резистор,що погодить,або "термінатор".
Максимальнашвидкістьзв'язку поспецифікаціїRS-485 може досягати10 Мбіт/сек. Максимальнавідстань (длямаксимальноїшвидкості)-1200 м. Якщо необхідноорганізуватизв'язок на відстанібільшому 1200 мабо підключитибільше пристроїв,чим допускаєнавантажувальназдатністьпередавача- застосовуютьспеціальніповторювачі(репитери).
2.3Опис схемимодуля індикації
Модульіндикаціїрозробленийна основімікроконтролераPIC16F877 (DD1). Для індикаціївикористаютьсядва восьмисегментнихсвітлодіоднихіндикатори:один чотирьохрозрядний(HG1), один однорозрядний(HG2).
Однорозряднийіндикаторвідображаєпоточний режимроботи приладу.Режими роботиприладу детальнорозглянутів розділі.
Чотирьохрозряднийіндикаторвикористовуєтьсядля відображенняпоточногозначення рівняшуму в дБ дляоктавних смугі виміру пікфактора,і в дБ(А) для вимірусередньогорівня шуму.Десяткова комафіксована ірозташованапісля третьогорозряду числа,тобто числопредставляєтьсяз точністю додесятих частокцілого.
Слідзазначити, щоіндикатор HG1 єдинамічним,тобто з поділомшини між чотирмарозрядами вчасі. Тому всхемі й використаєтьсяконтролер, щозабезпечуєроботу цьогоіндикатора.Індикатор HG2 єстатичним, іпросто підключенийанодними входамидо порту D мікроконтролера.
Умодулі індикаціїпередбачено4 світлодіоди(VD1..VD4). Один з них(VD1) запалюється,якщо на модульнадходитьживлення. Інші3 зарезервованідля майбутніхрозробок.
Длякеруванняприладом умодулі передбаченотри кнопки(JP1..JP3). Дві з них (JP1,JP2) призначенідля зміни режимуроботи, третязарезервованадля майбутніхрозробок. Придушеннядрязкіту контактівздійснюєтьсяпрограмнимспособом.
Живленняй сигнали модулянадходять відрознімача XP1.До цього восьмиконтактногоштирковогорознімачапідключаєтьсякабель, що зіншої сторонипідключаєтьсядо головногомодуля.
Контролермодуля індикаціїзв'язуєтьсяз головниммодулем поінтерфейсуSPI. При цьому модульіндикаціїпередає поточнийрежим роботи,а приймає чотирицифри, які необхідновідобразитина індикаторі.
Блок-схемароботи модуляіндикаціїнаведена нарис. 2.4.
Рисунок2.4 - Блок-схемароботи модуляіндикації
2.4Опис схемиголовногомодуля
Головниймодуль шумоміраскладаєтьсяіз трьох функціональнихблоків: джереланапруги, підсилювачай мікроконтролера.
Джерелонапруги зібранена двох мікросхемахMC34063 фірми Motorola (DA2, DA3). Одназ них видаєнапругу +5 В, інша- -5 В. Схеми включеннямікросхем узятіз відповідноїтехнічноїдокументації,розрахунокпараметрівсхеми наведенийу розділі.
Підсилювачвиконаний наопераційномупідсилювачіLM2902 фірми Philips. Фактично,у корпусі присутнічотири підсилювачі,але використаютьсятільки три. Двапідсилювачівиведені нанасичення(DA4.2, DA4.3), і використаютьсяяк джерелаопорної напругидля АЦП мікроконтролера.Один підсилювач(DA4.1) включенийза інвертуючоюсхемою. У вхідномуланцюзі підсилювачазнаходитьсярезистор R1, уланцюзі зворотногозв'язку - цифровийпотенціометрMCP41050 фірми Microchip (DA1).Цифровий потенціометркеруєтьсямікроконтролеромпо інтерфейсуSPI.
Цифровийпотенціометрдозволяє адаптивноміняти коефіцієнтпідсилення,що дозволяєзастосовувативбудованийу мікроконтролер10-розряднимАЦП.
Длязв'язку приладуз ЕОМ використаєтьсяінтерфейсRS-245. КонтролерпідтримуєінтерфейсRS-232 тільки налогічномурівні.. Щоб одержатипотрібні рівнінапруги, використаєтьсяперетворювачрівнів MAX232 (DD1).
Модульмістить чотирирознімачі(XP1..XP4). РознімачXP1 підключаєтьсядо мікрофона.Через рознімачXP2 модуль зв'язуєтьсяз ЕОМ. РознімачXP3 підключаєтьсядо батареїнапругою +9Вабо до зовнішньогоджерела живлення.Для зв'язку змодулем індикаціївикористаєтьсярознімач XP4.
МікроконтролерPIC18F258 (DD2) використовуєтьсяяк і АЦП, так ідля рахункуШПФ.
Блок-схемароботи головногонаведена нарис. 2.5.
Рисунок2.5 - Блок-схемароботи головногомодуля
2.5Опис алгоритмівроботи пристрою
Модульіндикаціївиконує двіфункції - відображаєпоточний станпристрою йвзаємодіє зкористувачемза допомогоюклавіш.
Дляіндикаціїпередбаченідва восьмисегментнихсвітлодіоднихіндикаторий чотири світлодіода.На восьмисегментнихіндикаторахвідображаєтьсярежим роботий поточне значеннярівня шумовоготиску.
Чотирьохрозряднийіндикатор HG1працює в режиміущільненнячасу. Це реалізуєтьсяв такий спосіб.Анодні виводиіндикаторапідключенідо восьмирозрядногопорту мікроконтролера.Кожен вивідвідповідаєодному сегменту.Аноди розрядівз'єднані паралельнопосегментно.Катодні виходипідключенідо чотирьохрозрядів портумікроконтролера.Кожен катоднийвихід відповідаєодному розряду.Таким чином,подаючи логічнийнуль на катоднівисновки миактивізуємоодин розрядіндикатора.Вся схема працюєв такий спосіб:
навсіх катоднихвисновкахустановлюється«1»;
наанодних висновкахустановлюєтьсякод символу;
наодин катоднийвивід виводиться«0»;
операціяповторюєтьсядля кожногорозряду.
Необхіднозабезпечитичастоту перемиканняміж розрядамине менш 20 кГц,щоб усунутимерехтіння.Реально частотазначно вище.
Головниймодуль служитьдля захватусигналу з АЦПі розрахункомШПФ. Захватздійснюєтьсячерез убудований10-розряднийАЦП мікроконтролера.
РахунокШПФ й основнапрограма реалізованімовою С. Існуютькомпіляториз мови С у машиннікоди мікроконтролерівсерії PIC18. Длярахунку ШПФзастосовуєтьсяарифметикаіз плаваючоюкомою. Апаратноці функції вконтролеріне реалізовані,а емулюютьсяпрограмно. Уконтролеріприсутнійапаратниймножник 8х8, щодозволяє значнопідвищитишвидкістьрахунку.
2.6Режимироботи пристрою
Приавтономнійроботі пристрійможе вимірюватирівень шумовоготиску в різнихрежимах. Поточнийрежим роботивідображаєтьсяна індикаторіHG2 Перемиканнярежимів роботиздійснюєтьсянатисканнямкнопок JP1 й JP2.
Прифункціонуванніу режимі датчикаприлад передаєінформаціюпо інтерфейсуRS-485 до ЕОМ, дездійснюєтьсяконтроль ізберіганняінформації,живлення пристроюздійснюєтьсяпо крученійпарі.
Утаблицю 2.2 зведенівсі режимироботи і їхнєкоротке пояснення.
Таблиця2.2- Режими роботипристрою
Символ | Пояснення |
Х | Режимпідключеннядо ПЕОМ, калібрування,настроювання,відновленняПО |
L | Середнєзначення рівнязвуковоготиску безчастотноїкорекції |
A | Середнєзначення рівнязвуковоготиску із частотноюкорекцієюпо коригувальнійкривій «А» |
B | Середнєзначення рівнязвуковоготиску із частотноюкорекцієюпо коригувальнійкривій «B» |
C | Середнєзначення рівнязвуковоготиску із частотноюкорекцієюпо коригувальнійкривій «C» |
D | Середнєзначення рівнязвуковоготиску із частотноюкорекцієюпо коригувальнійкривій «D» |
1..8 | Середнєзначення рівнязвуковоготиску в октавнихсмугах |
P | Максимальнезначення рівнязвуковоготиску, отриманеза час виміру. |
3 РОЗРАХУНКОВАЧАСТИНА
3.1 Розрахунокпотужностісхеми
Розрахунокпотужностівиконуємовиходячи зтипових струмівспоживанняокремих елементівсхеми (таблиці3.1 й 3.2).
Таблиця3.1 - Струми споживанняелементів схемимодуля індикації
Елемент | Струмспоживання,мА | Кількість | Загальнийструм споживання,мА |
DD1 | 0,8 | 1 | 0,8 |
HG1 | 100,0 | 1 | 100,0 |
HG2 | 80,0 | 1 | 80,0 |
VD1..VD4 | 10,0 | 4 | 40,0 |
Таблиця3.2 - Струми споживанняелементів схемиголовногомодуля
Елемент | Струмспоживання,мА | Кількість | Загальнийструм споживання,мА |
DD1 | 0,5 | 1 | 0,5 |
DD2 | 3,0 | 1 | 3,0 |
DA1 | 1,0 | 1 | 1,0 |
DA2, DA3 | 2,0 | 2 | 4,0 |
DA4 | 0,5 | 1 | 0,5 |
Підсумовуючиструми всіхелементіводержуємо струмспоживання
I= 230 мА. (3.1)
Принапрузі живлення5В одержуємопотужністьпристрою 1,15 Вт.
3.2Розрахунокджерела напруги
Джерелонапруги будуєтьсяна мікросхемахMC34063 фірми Motorola. Застосуваннятаких мікросхемдозволяє одержатинеобхіднунапругу +5В и-5В при вхіднійнапрузі від6В до 20В. Це важливопри живленнівід батарей,тому що напругабатареї можезначно мінятисяв міру її розряду.При живленнівід зовнішньогоджерела застосуванняподібних мікросхемвигідно тим,що не потрібновисокої точностіджерела напруги.
Типовасхема підключенняMCP34063 показана нарис. 3.1.
Рисунок 3.1 - Схема підключенняMCP34063 у режимі Step-Down
Крімтого, застосуванняMC34063 дозволяєдосить легкоодержати інверснунапругу, необхіднедля живленняопераційногопідсилювача.Типова схематакого підключенняпоказана нарис .
Рисунок 3.2 - Схема включенняMCP34063 у режимі Inverting
Зробиморозрахунокпараметрівсхеми.
Вхіднідані: бажанавихідна напругаVout= 5B, мінімальнавхідна напругаVin= 7B, мінімальначастота коливаньFmin= 200 кГц.
З[17] отримуємоVsat= 1.5 В.
Відношеннячасів вмикання/вимикання:
. (3.2) 
мкс. (3.3)Тодіз (3.2) та (3.3) час вимикання:
мкс, (3.4) 
мкс. (3.5)Значенняємності дорівнює:
мкФ. (3.6)Значенняіндуктивностідорівнює:
мкГн. (3.7)Аналогічніномінали елементіввикористовуєтьсяі для схемивключення, щоінвертує.
3.3Розрахунокнадійностісхеми
Розрахунокнадійностівиконуємо зтого припущення,що відмова хочаб одного елементапорушує працездатністьвсієї схеми.
Інтенсивністьвідмов схемидорівнює суміінтенсивностейвідмов їїкомпонентів.Інтенсивностівідмови компонентівнаведені втаблиці 3.3
.
Таблиця3.3– Інтенсивностівідмов компонентів
Типелемента | Кількістьелементів, шт. | Інтенсивністьвідмов 10-6година-1 |
Інтегральнімікросхеми | 7 | 4 |
Конденсатори | 17 | 0,05 |
Резистори | 16 | 0,2 |
Діоди | 6 | 0,25 |
Світлодіоднііндикатори | 2 | 1 |
Кварц | 2 | 16 |
Рознімачі | 2 | 0,062 |
Пайки | 238 | 0,01 |
Сумарнаінтенсивністьвідмов:
год-1. (3.8)Тодіз(3.7) напрацюванняна відмову
год. (3.9)3.4Розрахунокчасу автономноїроботи виробу
Низькеенергоспоживання- це дуже важливийфактор длясистем з автономнимживленням.Тривалістьчасу роботибатарей безпосередньопов'язана зенергоспоживанням.
Розрахуємочас автономноїроботи виробувід одноголементу живленнятипу „крона”ємністю 1200 мА/год.
Часавтономноїроботи розраховуєтьсяяк відношенняємності батареїдо споживаноговиробом струмуза формулою:
, (3.10)деСbat– ємність елементуживлення, I– струм, щоспоживаєтьсяприладом.
Враховуючи(3.1), маємо:
год. (3.10)3.5 Розрахунокелементівкварцовогогенератора
Кварцовийгенераторсконструйованийдля паралельногорежиму роботикварцовогорезонатора.Для правильноїроботи кварцовогогенераторапотрібнінавантажувальніконденсатори.Значеннянавантажувальнихконденсаторівзалежать віднавантажувальноїємності резонатораCL, обумовленоюдокументацієюна резонатор.
Загальнаємність конденсаторівпідключенихміж виводамикварцовогогенератораповинна бутидорівнюєнавантажувальноїємності резонатора,і визначаєтьсяза формулою(3.11). Паразитнаємність визначаєтьсяємністю виводіврезонатораі ємністю друкованогомонтажу. Звичайнозагальне значенняпаразитноїємності дорівнює3-5 пФ. Схема підключеннякварцовогорезонаторай навантажувальнихконденсаторівпоказана нарис. 3.3.
, (3.11)ПриймемоC1 рівним C2, тодіз (3.11) отримаємо:
, (3.12) 
Рисунок 3.3 – Схема підключеннякварцовогорезонатора
Принеобхідностіпідстроюванняробочої частотикварцовогогенераторапаралельноC2 може бутипідключенийконденсатор,що підстроюється.
4ЕКОНОМІЧНИЙРОЗРАХУНОК
Основнимзавданнямтехніко-економічногообґрунтування(ТЕО) дипломногопроекту є визначеннявеличини економічногоефекту відвикористанняв суспільномувиробництвіосновних ісупутніх результатів,одержуванихпри рішенніпоставленоготехнічногозавдання вданому дипломномупроекті.
У даномурозділі приводитьсятехнічно-економічнеобґрунтуваннядипломноїроботи - розрахуноксобівартостінауково-дослідноїроботи (системадистанційногоконтролю акустичногооточення).
Наоснові даних,отриманих прирозрахунку,можна будезробити висновокпро доцільністьподальшогорозгляду даноїтеми, її аналізуза допомогоюЕОМ і впровадженняза даними оптимізаціїнових удосконалень.
4.1Оцінка трудомісткостінауково-дослідноїроботи
Длявизначеннятрудомісткостівиконаннянауково-дослідноїроботи насампередскладаєтьсяперелік всіхосновних етапіві видів робіт,які повиннібути виконані.Науково-дослідніроботи містятьнаступні етапи:розробку технічногозавдання; вибірнапрямку дослідження;теоретичній експериментальнідослідження;узагальненняй оцінку. Покожному видіробіт визначаєтьсятакож кваліфікованийрівень виконавців.
Трудомісткістьвиконання НДРвизначаєтьсяпо сумі трудомісткостіетапів і видівробіт, оцінюванихекспертнимшляхом у робочихднях, і носитьімовірніснийхарактер, томущо залежитьвід безлічіфакторів, щоважко врахувати.
Таблиця4.1 – Трудомісткістьвиконання НДР
Видробіт | Трудоміст-кістьетапу, дн. | Трудомісткістьробіт виконавця,дн. | Посадавиконавця |
1 | 2 | 3 | 4 |
Розробкатехнічногозавдання (ТЗ) | |||
1. Зіставленняй затвердженняТЗ на НДР | 5 | 5 | Старшийнауковийспівробітник |
Вибірнапрямкудослідження | |||
1. Збірі вивченнянауково-технічноїлітератури,нормативно-технічноїдокументаціїй інших матеріалів,що відносятьсядо теми дослідження. | 20 | 20 | Молодшийнауковийспівробітник |
2. Складанняаналітичногоогляду станупитань по темі. | 10 | 10 | Молодшийнауковий співробітник |
3. Формуваннянапрямківрішення завдань,поставлениху ТЗ НДР й їхняоцінка. | 5 | 5 | Молодшийнауковий співробітник |
Продовженнятаблиці 4.1 | |||
1 | 2 | 3 | 4 |
4. Вибірй обґрунтуванняприйнятогонапрямкупроведеннядослідженьі способурішення поставленихзавдань. | 5 | 5 | Молодшийнауковий співробітник |
5. Розробказагальноїметодикипроведеннядосліджень. | 10 | 10 | Молодшийнауковий співробітник |
Теоретичнідослідження | |||
1. Розробкаробочих гіпотез,побудова моделіоб'єкта досліджень,обґрунтуваннядопущень. | 20 | 20 | Молодшийнауковий співробітник |
2. Виявленнянеобхідностіпроведенняекспериментівдля підтвердженняокремих положеньтеоретичнихдосліджень. | 5 | 5 | Старшийнауковий співробітник |
3. Обробкаотриманихданих. | 25 | 15 10 | Молодшийнауковий співробітник,лаборант |
Продовженнятаблиці 4.1 | |||
1 | 2 | 3 | 4 |
4.Коректуваннятеоретичнихмоделей дослідження. | 15 | 15 | Молодшийнауковий співробітник |
Узагальненняй оцінка результатівдосліджень | |||
1. Узагальненнярезультатівпопередніхетапів роботи.Оцінка повнотирішення поставленихзавдань. | 5 | 5 | Старшийнауковийспівробітник |
2. Розробкарекомендаційз використаннярезультатівпроведенняНДР. | 5 | 5 | Молодшийнауковий співробітник |
3. Формулюваннявимог для ТЗна наступніНДР й ДКР. | 5 | 5 | Молодшийнауковий співробітник |
4. Складанняй оформленнязвіту. | 25 | 20 5 | Молодшийнауковийспівробітник, кресляр |
РозглядрезультатівНДР і прийманняроботи в цілому. | 10 | 10 | Старшийнауковийспівробітник |
Разом: | 170 | ||
| Старшийнауковийспівробітник Молодшийнауковийспівробітник Лаборант Кресляр | 25 130 10 5 | ||
Загальнатрудомісткістьвиконанняданого НДР заданими в таблиці3.1дорівнює 170 дн.
Залежновід характеруй складностіНДР, ступеняпопередньоїпропрацьованостіпитань держстандартдопускає виключенняабо доповненняетапів й окремихвидів робіт,їхній поділабо сполучення,а також уточненнязмісту.
Співвідношеннятрудових витратпо окремихетапах НДР йДКР наведенів таблиці 4.2.
Таблиця4.2 – Співвідношеннятрудових витрат
ЕтапиНДІ й ДКР | Трудомісткістьдослідницьких робіт,% |
Розробкатехнічногозавдання | 4,64 |
Вибірнапрямкудослідження | 42,86 |
Теоретичній експериментальнідослідження | 40,12 |
Узагальненняй оцінка результатівдослідження | 12,38 |
4.2Визначенняпланової собівартостіпроведенняНДР
Науково-технічнапродукціявключає закінченінауково-дослідні,конструкторські,проектно-конструкторські,технологічній інші інноваційнінауково-технічніроботи (послуги),дослідні зразкий дослідніпартії виробів,виготовленів процесі виконаннянауково-досліднихі дослідно-конструкторськихробіт відповіднодо умов, передбаченимив договорі(замовлені) іприйняті замовником.
Усобівартістьнауково технічноїпродукціївключаютьсявитрати, необхіднідля виробництвапродукції йвиконанняробіт, передбаченихтехнічнимзавданням(програмою,методикою абоаналогічнимдокументом)і договором(замовленням)на створення(передачу)науково-технічноїпродукції.
Угрупованняпо статтяхкалькуляціїповинна забезпечитивиділеннявитрат, пов'язанихз виробництвомокремих видівнауково-технічноїпродукції поконкретнихдоговорах(замовленням),які можуть бутипрямо включенів їхню собівартість.
Типовеугрупованняпо статтяхкалькуляціївключає:
матеріали;
витратипо роботахвиконуванимстороннімиорганізаціями;
спеціальнеустаткуваннядля наукових(експериментальних)робіт;
витратина оплату праціпрацівників,безпосередньопов'язаних зіствореннямнауково-технічноїпродукції;
додатковівитрати назаробітнуплату;
нарахуванняна заробітнуплату;
іншіпрямі витрати;
накладнівитрати.
Науковіорганізації,виходячи знеобхідностіточного визначеннясобівартостінауково-технічноїпродукції поокремих договорах(замовленням),можуть передбачитивиділенняокремої статтівитрати наутримання йексплуатаціюнауково-дослідноговстаткування,установок іспоруджень.
Калькуляціяпланової собівартостінаведена втаблиці 4.
Достатті «Матеріали»відносятьсявитрати насировину, основній допоміжніматеріали,покупні напівфабрикатий комплектуючівироби, необхіднідля виконанняНДР. Витратипо цій статтівизначаютьсяпо діючих оптовихцінах з урахуваннямтранспортно-заготівельнихвитрат, величинаяких становить7-10% від оптовоївартості матеріалів.Так для даноговиду НДР потрібнотільки ЕОМ, тостаття «Матеріали»у витратахуважатися небуде, тому щоЕОМ відноситьсядо основнихфондів й у статтюматеріали непопадає.
Амортизаційнівідрахування,кошти на ремонтй електроенергіювходять у накладнівитрати й окремоне враховуються.
Настаттю «Спецобладнаннядля наукових(експериментальних)робіт» відносятьсявитрати напридбання абовиготовленняспеціальнихприладів, стендів,апаратів йіншого спеціальногоустаткування,необхідногодля проведенняконкретноїНДР. Визначеннявитрат за цієюстаттею провадитьсяпо фактичнійвартості придбання,тобто за договірноюціною з урахуваннямтранспортно-заготівельнихвитрат і витрат,пов'язаних зустановкоюй монтажемспеціальногоустаткування,величина якихзвичайно становить12-15% від договірноїціни встаткування.Витрати поданій статтізведені в таблицю4.3.
Таблиця4.3 – Витрати наспецобладнання
Спецобладнання | Виготовлювач (постачальник) | Кількість | Ціназа одиницю, грн. | Сума, Грн. | Обґрун-тування |
| Демонстраційний набір | Bruel & Kjear | 1 | 6000 | 6000 | Основний об'єктНДР |
| Транспортно- заготівельні роботи | DHL | 1 | 300 | 300 | Доставка |
Усього: | 6300 |
Настаттю “Основназаробітнаплата” ставитьсяосновна заробітнаплата науковихспівробітників,інженерно-технічнихпрацівників,лаборантів,креслярів,копірувальниківі робітників,безпосередньозайнятих виконаннямНДР, а такожзаробітна платапозаштатногоскладу, залученихдо її виконання.Для розрахункувізьмемо середнюзаробітну платувідповіднихпрацівниківІнститутукібернетикиміста Києва.Середнє числоробочих дніву місяці в 2005 році- 21 день. Сумиосновної зарплатиспівробітників,зайнятих напроведенніНДР наведенів таблиці 4.4.
Таблиця4.4 – Основназаробітна платапрацівників
Посадавиконавця | СередняЗП на місяць,грн. | Трудомісткістьроботи виконавця,дн. | Сума, грн. |
Старшийнауковийспівробітник | 750 | 25 | 892,86 |
Молодшийнауковийспівробітник | 450 | 130 | 2785,71 |
Лаборант | 290 | 10 | 138,1 |
Кресляр | 320 | 5 | 76,19 |
Усього | 170 | 3892,86 |
Достатті “Додатковазаробітнаплата” відносятьсявиплати, передбаченізаконодавствомза непроробленийчас: оплатачергових ідодатковихвідпусток,оплата часу,пов'язаногоз виконаннямдержавних ісуспільнихобов'язків,виплати винагородза вислугуроків й інших.Додатковазаробітна платавід основноїзаробітноїплати розраховуєтьсяз урахуваннямвсіх вихіднихднів у році(104), свят (9), у підсумкуодержуємо 252робочих дняу році, оскількивідпусткастановить 24дня й 7 днівлікарняних,то додатковазаробітна платаскладе 12% відосновної заробітноїплати: 3892,86* 0,12 = 467,14 грн..
Розмірвідрахуваньна нарахуванняна заробітнуплату становить38% від суми основноїй додатковоїзаробітноїплати працівників,що безпосередньовиконують НДР.
Вн.з/п= 0,38 * (467,14 + 3892,86) = 1656,8 грн. (4.1)
Достатті “Накладнівитрати” включаютьсявитрати накерівництвой господарськеобслуговування,які рівноюмірою відносятьсядо всіх виконавцівНДР. По цій статтівраховуєтьсязаробітна платаапарата керівництвай загальногосподарськихслужб, витратина зміст і поточнийремонт будинків,споруджень,устаткуванняй інвентарю,амортизаційнівідрахуванняна їхнє повневідновленняй капітальнийремонт, витратипо охороніпраці, науково-технічноїінформації,винахідництвуй раціоналізаціїй так далі. Унаукових установахвеличина накладнихвитрат становить120 - 200% від основноїй додатковоїзаробітноїплати.
Іншіпрямі витрати,до яких ставлятьсявитрати напридбанняматеріалівспеціальноїнауково-технічноїінформації,за використаннятелефонноїй радіозв'язку,доступ до мережіІнтернет й іншівитрати необхідніпри проведенніконкретноїНДР, увійдутьу накладнівитрати.
Сумивитрат по статтяхі підсумковійсобівартостіНДР наведенів таблиці 4.5.
Таблиця4.5 – СобівартістьНДР
Статтявитрат | Сума,грн. |
1.Спецобладнаннядля НДР | 6300 |
2. Основназаробітнаплата | 3892,86 |
3. Додатковазаробітнаплата | 467,14 |
4.Нарахуванняна заробітнуплату | 1656,8 |
5. Накладнівитрати | 8675,21 |
Плановасобівартість: | 21000 |
5ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1Аналіз небезпечнихі шкідливихвиробничихфакторів наробочому місціоператора.
Системадистанційногоконтролю акустичногооточення керуєтьсята контролюютьсяоператоромЕОМ, що розташованийу звичайнійкімнаті дляпрацівників,або у спеціальновідведеномудля цього приміщенніпідприємства.
Наробочому місціоператораперсональногокомп'ютераприсутні наступнішкідливі виробничіфактори:
Фізичні:
недостатняосвітленістьробочої зони;
прямай відбитаблискавичність;
підвищенийрівень статичноїелектрики;
підвищенийрівень електромагнітнихвипромінювань;
підвищенийрівень шуму;
несприятливіпараметримікроклімату.
Психофізіологічні:
статичніфізичні перевантаження;
нервовопсихічніперевантаження:
розумоваперенапруга;
перенапругааналізаторів.
5.2Фізично небезпечній шкідливіфактори.
Недостатняосвітленістьробочої зониприроднимсвітлом виникаєвнаслідокнедостатньоїплощі світловихпрорізів, їхньогозабруднення,а також нераціональногорозташуванняробочого столащодо джерелприродногосвітла.
Недостатнєосвітленнянегативновпливає на зірлюдини, станйого центральноїнервової системи,знижує продуктивністьпраці, збільшуєстомленняпрацівника.
Длявиконаннязорової роботи,пов'язаної зісприйняттямінформаціїз екрана, зовсімнепридатнийспосіб освітленнявсього приміщення.Наявний досвідствореннясвітловоїобстановкипри сприйняттіінформаціїз екрана свідчитьпро те, що найбільшийобсяг інформаціїможе бути сприйнятийв темряві. Однакпри необхідностіреєстраціїцієї інформації,яскравістьробочого місця,де відбуваєтьсяця реєстрація,створюванамісцевим освітленням,повинна відповідатияскравостіекрана (75-100 кд/м2).При цьому вартопередбачити,щоб екран ЕПТбув захищенийвід прямоговлучення нанього світласпеціальнимщитом. Привідсутностітакого захистуй, отже, зменшенніконтрастузображенняобсяг і точністьсприйманоїінформаціїможе скоротитисяна 30%.
Виконаннязорової роботипри недостатньомуосвітленніможе привестидо розвиткудеяких дефектівока. Дефектиока ділять надва основнихвиди:
короткозорість;
далекозорість.
Приорганізаціїраціональноговиробничогоосвітленняварто уникатинаявності вполе зору працюючихблисткостей.Порушеннязорових функційблисткістюназиваєтьсясліпимістю.Чим вище яскравістьполя адаптації,тим менше ймовірністьявища сліпимості
В умовахданого проектуприродне освітленняє неможливим,тому що це закритеприміщення,а використовуєтьсяштучне. Недостатняосвітленістьзнижує швидкістьрозрізненнядеталей (інодіробить це взагалінеможливим),що позначаєтьсяна продуктивностіпраці, збільшуєстомлюваністьпрацівникай т.д.
Внаслідокцього необхіднарозробка штучногоосвітленняробочої зониоператора.
Прямаблискість -влучення в полезору яскравихджерел світла.
Відбитаблискістьвиникає черезвисокий коефіцієнтвідбиття екрана.
Блискістьвикликає сліпучийефект. Від сліпучоїдії світласпочатку найбільшевсього погіршуєтьсяконтрастначутливістьока, потім гостротазору.
Границеюдискомфортностізорового відчуттяє М=40, а при М=60виникаютьхворобливівідчуття.
Підвищенийрівень статичноїелектрики.Джереламиелектростатичногополя на робочомумісці операторає дисплей іпериферійніпристрої. Впливстатичноїелектрики налюдину можепроявлятисяу вигляді слабкогодовгостроковоструму, що протікає,або у формікороткочасногорозряду черезйого тіло. Такийрозряд викликаєв людини рефлекторнийрух, що можепривести дотравм. Електростатичнеполе підвищеноїнапруженостінегативновпливає наорганізм людини,викликаючифункціональнізміни з бокуцентральноїнервової,серцево-судинноїй іншої системорганізму. Дляобмеженняшкідливоговпливу електростатичногополя проводитьсяйого нормування.
Напруженістьелектромагнітногополя на відстані50 см. навколоВДТ по електричнійскладовійповинна бутине більше:
удіапазонічастот 5 Гц - 2кГц; 25 В/м
удіапазонічастот 2 - 400 кГц 2,5 В/м
Щільністьмагнітногопотоку повиннабути не більше:
удіапазонічастот 5 Гц - 2кГц; 250 нТл
удіапазонічастот 2 - 400 кГц. 25 нТл
Поверхневийелектростатичнийпотенціал неповинен перевищувати500 В.
Підвищенийрівень електромагнітнихвипромінювань.Основним джереломелектромагнітнихполів на робочомумісці оператораперсональногокомп'ютера єелектронно-променеватрубка дисплея.
Електромагнітніполя впливаютьна тканинілюдини як набіологічніоб'єкти. Вонизмінюють орієнтаціюкліток аболанцюгів молекулвідповіднодо напрямкусилових лінійелектричногополя, послабляютьбіохімічнуактивністьчистових молекул,порушуютьфункції серцево-судинноїсистеми, органівподиху, травленняй деяких біохімічнихпоказниківкрові (змінюєтьсяспіввідношенняеритроцитіві лейкоцитівкрові, виникаєлейкоцитоз).
Електромагнітніполя несприятливовпливають назір, викликаютьголовний біль,порушення сну,зниження апетиту.
ЕПТдисплея є джереломелектромагнітнихвипромінюваньіз частотами10-16кгц.
Операторперсональногокомп'ютераперебуває вближній зоні(зона індукції),де ще не сформованаелектромагнітнахвиля, що біжить,тому цю зонуможна характеризуватияк електричною,так і магнітногоскладовогоелектромагнітногополя.
Контрольрівнів електричногополя здійснюєтьсяза значеннямнапруженостіелектричногополя, вираженоїв В/м.
Контрольрівнів магнітногополя здійснюєтьсяза значеннямнапруженостімагнітногополя, вираженоїв А/м або зазначенняммагнітноїіндукції, вираженоїв Тл.
Підвищенийрівень шуму.Джерелами шумуна робочомумісці програмістає як самі ЕОМ,так і периферійневстаткування.
Шум- несприятливодіючі на людинузвуки. Він єхаотичнимсполученнямзвуків різноїчастоти йінтенсивності.Джерелом звукув ЕОМ і периферійномувстаткуванніє коливні твердічастини, дояких можнавіднести системивентиляціївстаткування,дисководи,каретки й приводипринтерів. Таксамо джереломвисокочастотнихшумів може бутиелектронначастина ЕОМі периферійноговстаткування.
Тривалийвплив інтенсивногошуму може привестидо патологічногостану слуховогооргана, до йогостомлення йвиникненняпрофесійногозахворювання- приглухуватості,тобто до втратислуху. Шум викликаєзміни у серцево-судиннійсистемі, супроводжуваніпорушеннямтонусу й ритмусерцевих скорочень,змінюєтьсяартеріальнийтиск, приводитьдо порушеннянормальноїфункції шлунка.Особливо піддаєтьсявпливу центральнанервова система.Відзначаєтьсязміна органівзору, вестибулярногоапарата, збільшеннявнутрічерепноготиску, порушенняобмінних процесіворганізму.
5.3Психофізіологічнонебезпечній шкідливіфактори.
Статичніфізичні перевантаження.При роботі зЕОМ застосовуютьклавішний ввід.Робочі циклипри роботі наклавішнихапаратах, якправило, багаторазовоповторюються.Велике їхнєчисло за робочузміну приводитьдо нервово-м'язовогостомлення, щоможе бути основниметиологічниимфактором м'язовоїперенапругий виникненняпрофесійнихзахворюваньрук.
Пристатичнихфізичнихперевантаженняхніг, плечей,шиї й рук довгостроковоприбуваютьу стані скорочення.У них погіршуєтьсякровообіг.Живильні речовининадходять ум'язи недостатньошвидко, у тканинахнакопичуютьсяпродукти розпаду,у результатічого можутьвиникнутихворобливівідчуття.
Оскількикожне натисканняна клавішусполучене зіскороченнямм'язів, сухожиллябезупинносковзаютьуздовж костейі стикаютьсяіз тканинами.
Внаслідокчого можутьвиникнутизапальні процеси.Розпухлі внаслідокповторюванихрухів, оболонкисухожиль можутьздавити нерв.Виникає зап'ястнийсиндром.
Нервовопсихічніперевантаження.Нервова перенапругаобумовленанапругою уваги.Часта й тривалаперенапругаможе служитиджерелом рядузахворюваньсерцево-судинної,нервової, зоровоїй іншої системорганізму.
Розумоваперенапруга.Розумова діяльність- це діяльність,насамперед,центральноїнервової системи,її вищого відділукори головногомозку.
Прирозумовійроботі відбуваєтьсязвуження судинкінцівок ірозширеннясудин внутрішніхорганів.
Низькийрівень загальногообміну прирозумовійдіяльностіне є показникоммалої інтенсивностіобмінних процесів,навпаки, споживаннякисню збільшуєтьсяв 15-20 разів у порівнянніз фізичноюроботою. Можливізначні зміникров'яноготиску, пульсу,підвищенняцукру в крові.Тривала розумоваробота можепривести досерцево-судиннихзахворювань.
Перенапругааналізаторів.Центральнанервова системаодержує інформаціювід зовнішньогосередовищаза допомогоючутливих апаратів,що сприймаютьсигнали. Ціапарати академікомИ.П.Павловимназвані аналізаторами.
Основнахарактеристикааналізаторів– висока чутливість.При роботі здисплеєм, яскравістьсигналів значноперевищуємінімальнийрівень світловоговпливу. Верхнямежа інтенсивностісвітловогосигналу, приякому ще непорушуєтьсяробота аналізаторів,становить10.000 кд/м2.Але крайнізначення стомлюючідля очей. Такознакою ненормальновеликої яскравостізображенняна сітківціє виникненняпослідовнихобразів. Зоровасистема маєвластивістьоцінюватисприймануяскравістьсигналу.
Зороваробота вимагаєчастого перемиканняз однієї поверхніна іншу, щовідбуваєтьсяна тлі нерівномірнихяскравостей.Результатидослідженьпоказують, щоробота в умовахпостійноїпереадаптаціїдо яскравостей,що розрізняютьсяприблизно в10 разів, викликаєпочуття дискомфортувже в першігодини роботи,а потім й явнуперевтому.Особливо несприятливітакі перепадияскравості,які викликаютьсліпучий ефект.Від сліпучоїдії світласпочатку найбільшевсього погіршуєтьсяконтрастначутливістьока, а потімгострота зору.При незадовільномурозподіліяскравостів освітленомупросторі виникаєвідчуття зоровогодискомфорту.
Дискомфортніумови для роботиока можутьвиникнути нетільки в результатібільших яскравостейу полі зору,але й внаслідокнедостатньоїосвітленостіполя зору.Психофізіологічнідосвіди показали,що різна чутливістьока досягаємаксимуму приосвітленостібілої поверхнібільше 200 лк ізберігає йогоаж до 3000 лк. Сталістьгостроти зорупротягом роботи(стійкістьясного бачення)досягає максимумуприблизно приосвітленостібілої поверхнібільше 200 лк.
5.4Міри захистувід небезпечнихі шкідливихвиробничихфакторів.
Основнимспособом захистувід статичноїелектрики єзаземленняпериферійноговстаткування,а також зволоженнянавколишньогоповітря.
Привідсутностіприродногоосвітленнявикористаєтьсяштучне. Длязагальногоосвітленнявикористаютьсялампи денногосвітла, томущо їхній спектрблизький доприродного.
Зниженнярівня шумуможна домогтися,застосовуючидемпфірування,звукоізоляцію,поглинання.Демпфірування- покриття поверхнідемпфернимиматеріалами,що мають великевнутрішнє тертя(мастики, спеціальнівиди повсті,лінолеум).Звукоізоляція- зниженнявиробничогошуму на шляхуйого поширення.За допомогоюзвукових перегородоклегко знизитирівень шумуна 30-40 дБ. Звукопоглинання- застосуваннязвуковбирнихматеріалівпри обладнаннікімнати.
Длязапобіганнявиникненняшкідливихнаслідків відстатичнихфізичнихперевантажень,необхіднообладнати місцетак, щоб виключитинезручні пози,тривалі напруги.Дисплей повиненбути встановленийна такій висотій під такимкутом, щоб шияпрацівникане була зігнутай утримуваласяв такому станінапруженимим'язами. Клавіатураповинна розташовуватисятак, щоб до їїне потрібнобуло тягтися,руки не повиннібути у висячомуположенні абоперенапружені.Не можна довгоперебуватив одній позі.Щогодини протягом15 хв. необхіднозайматисяякою-небудьсправою, зробитирозминку.
Длязапобіганняперенапругианалізаторівнеобхідновизначити режимяскравості.Для цього потрібновстановитирівень яскравості,співвідношеннярівнів яскравостів полі зору,рівень контрасту.Оптимальноювважаєтьсятака яскравість,при якій проявляєтьсяконтрастначутливістьока, гостротазору й швидкістьрозрізненнясигналів. Нижньоюкомфортноюграницею рівняяскравостісвітних сигналівможна вважати30 кд/м2,верхнякомфортнаграниця визначаєтьсязначеннямсліпучої яскравості.Яскравістьоб'єктів наекрані повиннабути погодженаз яскравістюфону екранай навколишнімосвітленням.При зворотномуконтрастіконтраст яскравостіповинен перебуватив межах 85-90% з можливістюрегулюванняяскравостіоб'єктів, а припрямому контрасті75-80% з можливістюрегулюванняяскравостіфону. Прямийконтраст переважнішезворотного.Оптимальнеспіввідношенняяскравостейміж екраном,його найближчимоточенням ідалеким оточеннямстановить5:2:1. Відстаньзчитуванняінформаціїз екрана можебути від 400ммі більше.
5.5Розрахуноквиробничогоосвітлення
Недостатняосвітленістьробочої зониоператора,усуваєтьсявведеннямкомбінованогоштучного освітлення.Для розрахункуосвітленнянеобхідно знатирозміри приміщення.Для даного видудіяльності(дистанційнийконтроль виробничогопроцесу наекрані комп'ютера)може використовуватися,будь-яка доступнаплоща, як правило,це закритеприміщеннябез доступусвітла. Длярозрахункувізьмемо приміщенняплощею 10Ч3Ч3(довжина А = 10 м,ширина В = 3 м,висота С = 3 м) зповною відсутністюприродногоосвітлення.
Розрахуємоосвітлення.Для організаціїосвітленняробочих місцьскористаємосясвітильникамиз люмінесцентнимилампами. Знайдемовисоту підвісунад робочоюплощиною Н.З рис. 5.1., представленогонижче, видно,що висота робочоїплощини (стола)над підлогоюдорівнює 0,85 м.Отже, з оглядуна відстаньвід стелі досвітильника(0,15 м), відстаньвід робочоїплощини досвітильникабуде приблизнодорівнювати2 м.
Рисунок 5.1 – Габаритиприміщення
Знайдемовідстань міжцентрами світильниківl. Длялюмінесцентнихсвітильників
(5.1)Притакому значенніl можливореалізуватитільки одинряд світильниківуздовж довгоїстіни.
Відстаньсвітильниківвід стін дорівнює
(5.2)Кількістьсвітильниківвизначаєтьсяза формулою
(5.3)Розташуваннясвітильниківумовно показанена рис. 5.2.Крапками позначеніцентри світильників.
Рисунок5.2 – Розташуваннясвітильників
Длязнаходженнянеобхідногосвітловогопотоку одногоджерела необхіднопопередньознайти деякіпараметри.
Коефіцієнтзапасу, що враховуєстаріння лампі забрудненнясвітильників,дорівнює
,томущо в даномуприміщеннівиділення пилунизьке.
Площаосвітлюваногоприміщення
(5.4)Коефіцієнтмінімальноїосвітленостідля люмінесцентнихламп
Визначимоіндекс приміщення
(5.5)Коефіцієнтвідбиття стелі(свіжа побілка)
Коефіцієнтвідбиття стін(голубий колір)
Коефіцієнтвідбиття підлоги(коричневийколір)
.З оглядуна те, що застосовуєтьсясвітильникЛСПО2, данимкоефіцієнтамвідбиття йіндексу приміщеннявідповідаєкоефіцієнтвикористаннясвітловогопотоку
Знаючитепер всі необхіднізначення параметрів,обчислимонеобхіднийсвітловий потікодного джереласвітла
(5.7)Найближчапо світловомупотоці лампаЛБ80-4 (6220 лм), Відхиленнясвітловогопотоку цієїлампи відрозрахованогостановить -5,5%. Відхиленняповинне лежатив межах (-10% - +20%), поцьому критеріюлампа підходить.
Електробезпечність
Длязахисту віделектротравму приміщенніслід використовуватисховану, добреізольовануелектропроводку.Розподіл енергіїздійснюєтьсяза допомогоюрозподільногощита з ізольованимикабелями ірозетками, щовиключаютьможливістькороткогозамикання.Розподільнийщит має запобіжники,що спрацьовуютьпри критичномурежимі роботи.Персонал, щообслуговуєЕОМ, зобов'язанийпройти навчаннябезпечнимметодам роботина робочомумісці і перевіркузнань правилтехніки безпеки.
У мережінейтраль джереластруму слідприєднати дозаземленняза допомогоюзаземлюючогопровідника. Цей заземлювачрозташовуєтьсяпоблизу джерелаживлення (вокремих випадках)біля стінибудинку, у якомувін знаходиться.Ефективнимзаходом захистув даному випадкує захисне занулення.
Захиснезанулення - ценавмисне електричнез'єднання знульовим захиснимпровідникомметалевихнеструмоведучихчастин, що можутьвиявитися піднапругою (ГОСТ12.1.009-76). Захисна діязануленняздійснюєтьсятим, що при замиканніоднієї з фазна зануленийкорпус у коліцієї фази виникаєструм короткогозамикання, щовпливає наструмовийзахист (плавкийзапобіжник,автомат), урезультатічого відбуваєтьсявідключенняаварійноїділянки відкола. Такимчином, зануленнязменшує напругудотику й обмежуєчас, протягомякого людина,торкнувшисьдо корпуса,може потрапитипід дію напруги.
ГОСТ12.1.038-82 установлюєгранично припустимірівні напругдотику (В), і струмів(мА), що протікаютьчерез тілолюдини, призначенідля проектуванняспособів ізасобів захистулюдей при взаємодіїз електроустановкамивиробничогоі побутовогопризначенняпостійногоі змінногоструму частотою50 і 400 Гц.
Напідставі ПУЭ-85дане приміщенняпо ступенінебезпекипоразки електричнимструмом відноситьсядо класу приміщеньбез підвищеноїнебезпекипоразки електричнимструмом, такяк умови, щостворюютьпідвищенунебезпекупоразки електричнимструмом ( вологість,струмоведучийпил, високатемпература,можливістьодночасноготоркання дострумоведучихчастин і заземлення)відсутні .
Електропроводкав приміщенні схованоготипу, тому випадковеторкання проводівз напругою 220В виключено,за умови дотриманняправил технікибезпеки. Вимикачіштучного освітленняізольованіструмонепровіднимоблицюванням.
Поразкаелектричнимструмом можевідбутися врезультатінесправнихрозеток і вилокЕОМ, а такожпристроївмісцевогоосвітлення,короткогозамикання.
5.7Пожежна безпека
Пригасінні пожежнайбільшепоширенняодержали наступніпринципи припиненнягоріння:
ізоляціявогнища горіннявід повітрячи зниженняшляхом розведенняповітря непальнимигазами концентраціїкисню до значення,при якому неможе відбуватисягоріння;
-
охолодженнявогнища горіннянижче визначенихтемператур;
інтенсивнегальмуванняшвидкостіхімічної реакціїв полум'ї;
механічнийзрив полум'яв результатівпливу на ньогосильного струменягазу чи води;
створенняумов вогнеперешкодження,тобтотаких умов,прияких полум'япоширюєтьсячерез вузькіканали
Приміщення,де виробляєтьсямонтаж друкованихплат відноситьсяпо пожежнійбезпеці докатегорії Впо ОНТП 24-86 і зоніП-I по ПУЭ.
КатегоріяВ – пожежнонебезпечні;до цієї категоріївідносятьсяприміщення,у яких застосовуютьсярідини з температуроюспалаху вище61ОС ігорючі пиличи волокна,нижня межазапалення якихбільш 65 г/м3,тверді спаленніречовини іматеріали,здатні тількигоріти, але невибухати приконтакті зповітрям, чиводою один зодним.
Пожежапри монтажіможе виникнутив результатікороткогозамикання.Джереламизапалюванняможуть статиджерела місцевогоосвітлення,а також розігрітийпаяльник урезультатінаявностіпальних речовин,таких як спиртобензиновасуміш, ацетон.Причини виникненняпожежі наступні:
порушеннярежимних вимог;
несправністьі неправильнаексплуатаціяелектропаяльниківі пристроївмісцевогоосвітлення;
порушенняпрацюючимитехнологічнихінструкцій.
Весьобслуговуючийперсонал проходитьперіодичнийінструктажз техніки безпеки.На випадокпожежі в приміщенніобов'язкованаявністьзапасних евакуаційнихвиходів. У такихприміщенняхне можна застосовуватидля гасінняпожежі воду,так як вода маєзначну електропровідність.У цьому випадкузастосовуютьвуглекислівогнегасникиОУ-8. У якостіпожежних сповіщателіввикористовуютьсятеплові (ДТЛ,ДПС-ОЗ8 і ін.). дляоповіщенняпро пожежу вприміщеннімається телефонзагальногокористуванняі табличка зномерами телефонів.
У коридоріустановлюєтьсявнутрішнійпожежний крандля гасінняпожежі за допомогоюводи.
5.8Висновки
У даномурозділі дипломноїроботи проведенийаналіз необхіднихумов для роботиоператора, іфактори, щодіють на ньогов процесі роботипри максимальноневідповіднихумовах праці,а також рекомендаціїдо усуненняабо зменшеннянебезпечнихі шкідливихвиробничихфакторів. Приводятьсярекомендаціїзі зменшенняпожежонебезпекиприміщення.
Данийвид діяльностіоператора(відео спостереження)є досить розповсюдженимі використаєтьсядосить частов багатьохсферах обслуговування,і тому не передбачаєякихось конкретнихумов на вибірі використанняприміщення.
ВИСНОВКИ
У рамкахданої роботибув розробленийцифровий аналізаторакустичнихсигналів, абошумомір. Цярозробка маєдуже великезначення, томущо в Українінемає аналогівзапропонованомупристрою. Тішумоміри, якізастосовуютьсяв нас на сьогоднішнійдень або імпортні,а тому дужедорогі, абовітчизняноговиробництва,і, відповідно,безнадійнозастарілі.
Основнийупор у роботіробився науніверсальністьта зниженнявартості кінцевогопродукту. Саметому для індикаціїбули обранісвітлодіоднііндикатори,а не рідинокристалічні,застосованийубудованийу мікроконтролерАЦП, а не зовнішній.
Розробленийпристрій можезастосовуватисьдля вимірюваннярівня шуму напідприємствахз метою попередженнянегативноговпливу шумуна організмлюдини, длянеперервногоакустичногоконтролю приміщенняу режимі інтелектуальногодатчика, а такожможе використовуватисьпрацівникамиміліції таорганів Внутрішніхсправ з метоюфіксуванняпорушень нормщодо максимальноприпустимогорівня шуму, щовизначаєтьсявідповіднимизаконодавчимиактами [5].
ЛІТЕРАТУРА
ГОСТ17187-71. Шумомеры.Общие техническиетребованияи методы испытаний.
ЕнсТрампе Брох.Применениеизмерительныхсистем фирмы«Брюль и Къер»для измеренийакустическогошума, Дания,1971 г. – 224 с.
ДідковськийВ.С., МаркеловП.О. Шум і вібрація:Підручник. –К.: Вища школа.,1995. – 263с.
ДідковськийВ.С., ЯкименкоВ.Я., ЗапорожецьО.І., Савін В.Г.,Токарев В.І.Основи акустичноїекології: Навчальнийпосібник.
ЗельдннЕ.А. Децибелы.Изд. 2-е, доп. М.,«Энергия»,1977г. 64с. с ил.
http://kilm.by.ru/im/inter/rs485/index.html.RS-485 для чайников.Описание RS-485 нарусском,.
http://rada.gov.ua.Закон України«Про внесеннязмін до деякихзаконодавчихактів щодозахисту населеннівід впливушуму» від03.06.2004,
http://rada.gov.ua.«Санитарныенормы допустимогошума в помещенияхжилых и общественныхзданий и натерриториижилой застройки»от 03.08.1984.
http://www1.rql.net.ua/library/16/3.htm.Интерфейсымодемов.
http://www.ciklon.ru/pribor/prod.htm.
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs232/index.htm.Правильнаяразводка сетейRS-232.
http://www.microchip.com.Bonnie C. Baker, «ComparingDigital Potentiometers to Mechanical Potentiometers», - 6 с.
http://www.microchip.com.Microchip Technology, Inc., «Single/Dual potentiometers withSPI interface», - 36 с
http://www.microchip.com.Microchip Technology, Inc., «PIC18FXX8 datasheet», - 380с.
http://www.microchip.com.Microchip Technology, Inc., «PIC16F87X datasheet», - 218с.
http://www.motorola.com.Motorola, «MC34063A/MC33063A datasheet», - 12 с.
http://www.onsemi.com.Jade Alberkrack, «Theory and Applications of the MC34063Switching Regulator Control Circuits», - 40 с.
http://www.rosteh.ru/production.shtml
Технічнезавдання
1. Найменуванняй областьзастосуванняпроектованогопристрою.
Найменуваннярозробки: системадистанційногоконтролю акустичногооточення.
2. Підставадля розробки.
Роботапроводитьсяна підставізавдання надипломне проектуваннявідповіднодо наказу поінституту № від
3. Метаі призначеннярозробки.
Метоюрозробки єпроектуванняуніверсальноїсистеми дляаналізу акустичногооточення, оволодінняметодикоюпроектуванняелектронноїапаратури іправиламиоформленнятехнічноїдокументації.
4. Технічнівимоги.
Пристріймає забезпечувативимірюванняу другому класі(технічнівимірювання),має відображатизначення виміруі режим роботина індикаторі.
Пристріймає працюватиу автономномурежимі і у режиміінтелектуальногодатчика.
Пристрійповинен матиможливістьзаміни програмногозабезпеченняза допомогоюЕОМ.
Живленняпристрою маєздійснюватисьвід елементуживлення „крона”або по дротуу режимі інтелектуальногодатчика.
Діапазончастот не вуже20...8000 Гц.
Максимальнавідстань відприладу до ЕОМ1200 м.
Максимальнакількістьприладів, під'єднанихдо мережі - 32.
Погрішністьвимірюванняне більше ±1дБ.
Динамічнийдіапазон вимірювання20 дБ – 120 дБ.
Напругаживлення 6 – 20В.
Діапазонтемператур10 оС– 50 оС.
5.Вимоги дотехнологічності.
Пристрійповинен бутивиконаний наелементнійбазі широкогозастосуванняі містити мінімумспеціалізованихелементів.Можливе використаннязакордонноїелементноїбази. Конструкціяпристрою повиннапередбачатиможливістьбагаторазовоїзаміни елементіві забезпечувативисоку механічнуміцність друкованогомонтажу.
6.Вимоги до рівняуніфікації.
Урозроблювальнійконструкціїнеобхіднопрагнути домаксимальноговикористаннястандартнихкомпонентіві уніфікованихвиробів, а такожзапозиченихскладальниходиниць і деталей.
7.Вимоги до безпеки.
Розробленийпристрій повинен відповідати вимогам ДСТ12.2.006 і забезпечуватиелектробезпечність,пожежобезпечністьта інші вимогипри монтажі,експлуатації,обслуговуванніі ремонті.
8.Економічніпоказники.
Розроблювальнийпристрій повиненбути ефективнийз економічноїточки зору.Схемні рішенняповинні матимінімальнувартість при реалізації.
9.Стадії й етапирозробки.
Розробкавиконуєтьсяв один етап.Початок розробки– Закінченнярозробки.