Разработка домашней охранной сигнализации на базе микроконтроллера

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Лысьвенский филиал Факультет среднего профессионального образования ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ на тему «Разработка домашней охранной сигнализации на базе микроконтроллера»

студента группы ВТ-10−1 по специальности 230 101

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Руководитель проекта: ____________________________(В.Г. Лопатин) Консультант по экономической части: ______________(Л.А. Стругова) Консультант по БЖД ______________________________(В.В. Хмеляр) Консультант по охране труда _______________________(В.В. Хмеляр) Рецензент: ___________________________________(____________)

Допуск к защите: ______________________________(Е.Л. Федосеева) Лысьва 2013 г.

РЕФЕРАТ Дипломный проект содержит 57 листов машинописного текста, 9 таблиц, 29 рисунков, 8 использованных источников, 1 приложение.

Ключевые слова:

ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, СИГНАЛИЗАЦИЯ, ПРОЕКТ, ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, ЗАТРАТЫ, ДАТЧИК.

В ходе дипломной работы были выполнены следующие этапы:

— разработана домашняя охранная сигнализация на базе микроконтроллера;

— определены технические характеристики охранного устройства;

— выполнена сборка и монтаж охранного устройства;

— произведен расчет затрат на выполнение работы;

— рассмотрены вопросы техники безопасности при ремонте и изготовке охранного устройства;

— рассмотрены вопросы об охране окружающей среды при изготовке охранного устройства.

Условные сокращения ГОСТ — Государственный стандарт;

СНИП — Строительные нормы и правила;

СН — Санитарные нормы;

ПЭВМ — Персональные компьютеры серии единой системы;

ЭМП — Электромагнитное поле;

ПК — Персональный компьютер;

КПД — Коэффициент полезного действия;

ПДК — Предельно допустимая концентрация;

ПОС — Припой оловянно-свинцовый;

ПОСК — Припой оловянно-свинцовый-кадмиевый;

ВКР — Выпускная квалификационная работа НДФЛ — Налог на доходы физических лиц;

НЧП — Норматив чистой продукции;

СЧП — Субъекты частного предпринимательства;

ФФОМС — Федеральный Фонд обязательного медицинского страхования.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Выбор и описание ресурсов микроконтроллера

1.1.1 Описание микроконтроллера

1.1.2 Описание расположения и назначения выводов микроконтроллера

1.2 Принцип работы охранной сигнализации на базе микроконтроллера PIC16F628

1.2.1 Алгоритм работы охранной сигнализаций

1.2.2 Принципиальная схема охранной сигнализации

1.3 Описание программных средств для написания программы

1.4 Описание элементной базы охранной сигнализации

1.4.1 Датчик движения

1.4.2 Звуковая сирена

1.4.3 Реле

1.4.4 Транзистор

1.4.5 Диод

1.4.6 Резисторы

1.4.7 Конденсатор

1.4.8 Цифровой сегментный индикатор

1.4.9 Кнопки ввода

1.5 Аккумулятор

1.5.1 Стабилизатор

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Изготовка домашней охранной сигнализации

2.1.1 Изготовка схемы печатной платы

2.1.2 Подготовка печатной платы к Травлению и Лужению

2.1.3 Травление и лужение печатной платы

2.2 Определение зон установки датчиков для обеспечения охраны объекта

2.3 Монтаж домашней охранной сигнализации в охраняемой зоне объекта

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет затрат по заработной плате

3.2 Расчет затрат по материалам

3.3 Расчет затрат по электроэнергии

3.4 Определение экономической эффективности результатов проекта

4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Анализ вредных воздействий при изготовлении охранного устройства

4.2 Охрана труда при пайке деталей, узлов и наладке устройства

4.3 Освещение при изготовлении и наладке устройства

4.4 Электробезопасность на рабочем месте

4.5 Организация рабочего места

4.6 Микроклимат на рабочем месте

4.7 Вредные факторы при работе персонального компьютера

5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

5.1 Методы зашиты при пайке электроэлементов

5.2 Методы зашиты при травлений печатных плат

5.3 Утилизация и вторичная переработка компонентов электронных устройств

5.4 Методы и устройства защиты от электромагнитного излучения персонального компьютера ЗАКЛЮЧЕНИЕ Список использованных источников ПРИЛОЖЕНИЕ, А ВВЕДЕНИЕ С появлением частной собственности появились лица, которые захотели ее получить незаконным путем. Благодаря этому тенденция к хищению постоянно растет. Чтобы противостоять этому, целесообразно устанавливать дополнительные охранные устройства. Эффективным методом, является использование систем охранной сигнализации. Существующие ныне системы охранной сигнализации обладают недостаточными функциональными возможностями или большой стоимостью. Следовательно, есть потребность в разработке дешевых, не сложных в производстве и установке системы охранной сигнализаций, которая в то же время обладает достаточной функциональной насыщенностью, надежностью чтобы без ущерба выполнять свои функции — предотвратить кражу имущества. Для расширения функциональных возможностей и для снижения стоимости при разработке охранной системы необходимо использовать микропроцессоры, что позволит реализовать аппаратуру с улучшенными техническими и потребительскими характеристиками.

Микроконтроллерная техника является одной из наиболее динамично развивающихся областей современной вычислительной техники. Без микроконтроллеров сегодня не мыслим ни один современный прибор. Микроконтроллеры широко используются в различных изделиях вычислительной, измерительной, лабораторной и научной техники; в системах управления промышленным оборудованием, транспорта и связи; в бытовой технике и других областях.

Целью выпускной квалификационной работы являются:

— разработать домашнюю охранную сигнализацию на базе микроконтроллера;

— предоставить знания, полученные на лекционных и практических занятиях, а так же навыки, полученные в ходе производственной практики.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Выбор и описание ресурсов микроконтроллера Среди представленных в таблице 1 микроконтроллеров, был выбран микроконтроллер «PIC16F628», по таким критериям как:

— память программ;

— память данных.

Таблица 1 — Основные характеристики микроконтроллеров

1.1.1 Описание микроконтроллера Восемнадцативыводной «FLASH» микроконтроллер «PIC16F628» входит в состав распространенного семейства «PICmicro PIC16CXX». Микроконтроллеры этого семейства имеют восьми разрядную, высокопроизводительную и полностью статическую «RISC» архитектуру.

«PIC16F628» имеет восьми уровневый аппаратный стек и большое количество внутренних и внешних прерываний. В гарвардской архитектуре «RISC» ядра микроконтроллер разделен на четырнадцатиразрядную память программ и восьми разрядную память данных. Такой подход позволяет выполнить все инструкции за один машинный цикл, кроме команд ветвления, которые выполняются за два машинных цикла. Ядро микроконтроллеров поддерживает тридцать пять простых в изучении, но очень эффективных инструкций. Дополнительные регистры управления и архитектурные новшества позволяют создавать высокоэффективные устройства.

По сравнению с восьми разрядными микроконтроллерами этого класса, при использовании «PIC16F628» выигрыш в эффективности использования памяти программ достигает два к одному, а в производительности четыре к одному.

Специальные особенности микроконтроллера «PIC16F628» позволяют сократить число внешних компонентов, что в свою очередь снижает стоимость конечного устройства, повышает надежность системы и уменьшает энергопотребление. Дополнительную гибкость в разработках дает широкий выбор режимов тактового генератора.

Энергосберегающий режим «SLEEP», позволяет эффективно использовать микроконтроллеры в устройствах с питанием от батареек или аккумуляторов. Выход из режима «SLEEP» происходит при возникновении внешних, некоторых внутренних прерываниях и сбросе микроконтроллера. Высоконадежный сторожевой таймер с собственным генератором предотвращает «зависание» программы.

Микроконтроллер удовлетворяет ряду параметров для его использования от зарядных устройств до удаленных датчиков с малым потреблением электроэнергии. «FLASH» технология и большое количество периферийных модулей, совместимые с предыдущими микроконтроллерами, позволяют быстро и удобно разрабатывать программное обеспечение. Высокая производительность, малая стоимость, легкость в использовании и гибкость портов ввода/вывода — делают «PIC16F628» универсальным микроконтроллером.

1.1.2 Описание расположения и назначения выводов микроконтроллера Расположение выводов микроконтроллера «PIC16F628» приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 — Расположение выводов микроконтроллера «PIC16F628»

Назначение выводов микроконтроллера «PIC16F628», приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Назначение выводов микроконтроллера «PIC16F628»

1.2 Принцип работы охранной сигнализации на базе микроконтроллера PIC16F628

1.2.1 Алгоритм работы охранной сигнализаций Упрощенный алгоритм работы охранной сигнализаций показан на рисунке 3.

Рисунок 3 — Алгоритм работы устройства Стартовым элементом служит датчик движения. Когда в пространстве действия датчика движения появляется человек, замыкается общий провод, далее начинается отсчет времени от 9 до 0 секунд. Это время высвечивается на индикаторе. За это время с помощью кнопок необходимо ввести правильный код. После чего сигнализация отключается.

Для набора кода используются четыре кнопки: key 1, key 2, key 3, key 4. Эти кнопки могут располагаться в любом месте наборной клавиатуры, но нажиматься должны именно в правильной последовательности. Все остальные кнопки key all соединены параллельно. При нажатий любой из них набор кода сбрасывается и все нужно начинать сначала. Когда счётчик времени высвечивает 0 набор кода запрещается.

1.2.2 Принципиальная схема охранной сигнализации Для создания принципиальной схемы охранной сигнализации используется программа «SPlan».

«SPlan» очень удобеная в использовании программа. В комплект программы включено большое количество готовых библиотек электронных компонентов, возможно создание и сохранение собственных шаблонов компонентов.

Добавляемые компоненты просто «перетаскиваются» с находящейся слева панели, справа от которой находится панель инструментов для рисования линий и различных геометрических форм, добавления надписей, вставки растровых изображений и т. д. Нумерация компонентам может присваиваться как автоматически, так и вручную.

Принципиальная схема охранной сигнализации показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — Принципиальная схема охранной сигнализации

1.3 Описание программных средств для написания программы Программа для микроконтроллерной системы, написана с помощью программы «Flowcode V4 for PICmicros».

Пример написания программы представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 — Пример написания программы Основные характеристики программы «Flowcode V4 for PICmicros»:

— простой в использовании интерфейс;

— обширная подпрограмма высокого уровня компонентов;

— открытая архитектура, позволяющая просматривать и прокомментировать «Ассамблер» код, генерируемый из блок-схем;

— полностью поддерживаются спектр материалов для обучения и развития встраиваемых систем.

Преимущества:

— позволяет быстро и без ошибок создавать электронные системы;

— быстрая разработка простых и сложных встраиваемых систем.

Для более читабельного вида, данную программу необходимо перевести на язык программирования «Assembler».

Для этого воспользуемся такими программами как:

— Hex Editor Neo;

— PicDisasm.

Получившийся файл (представленный на рисунке 1) необходимо открыть с помощью программы «Hex Editor Neo».

После выполнения данных действии содержимое программы изменит свой первоначальный вид, теперь программа сгенерирована в шестнадцатеричный вид счисления.

Пример перевода программы в шестнадцатеричный вид счисления представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 — Пример программы Получившийся файл переводим на язык программирования «Assembler».

Для этого открываем получившуюся программу с помощью дешифратора «PicDisasm».

Пример перевода программы на язык программирования «Assembler» представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 — Пример программы Программа приобретает свой конечный вид.

Часть программы представлена в [ПРИЛОЖЕНИЙ А].

1.4 Описание элементной базы охранной сигнализации

1.4.1 Датчик движения Среди представленных в таблице 3 датчиков движения, был выбран датчик «LX-28B SEN4», по таким критериям как:

— угол обзора;

— цена.

Таблица 3 — Основные характеристики датчиков движения

Датчик движения «LX-28B SEN4» — объемный (инфракрасный) пассивный датчик, обнаруживающий перемещение человека. Сигнал тревоги формируется при пересечений объекта, имеющий температуру отличную от температуры помещения, секторов, определяющих конфигурацию и размеры зоны обнаружения.

Датчик движения «LX-28B SEN4» .

Основные характеристики:

— угол обзора — 360°;

— дальность обнаружения — 12 м;

— рабочая нагрузка — 230 Вт;

— время задержки срабатывания 4 — 8 с;

— освещенность 3000 лк;

— высота установки 1 — 1,6 м;

— питание ~220 — 240 В/50 — 60 Гц.

1.4.2 Звуковая сирена Среди представленных в таблице 4 звуковых сирен, была выбрана сирена «SC 530», по таким критериям как:

— громкость;

— цена.

Таблица 4 — Основные характеристики звуковых сирен

Звуковая сирена «SC 530».

Основные характеристики:

— громкость — 115 дБ;

— питание — 12 В, 150 мА;

— цвет — черный;

— габариты — 300×250×320 мм;

— рабочая температура — −20…+80°С.

1.4.3 Реле Реле — электрическое устройство, предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.

Реле «801H-1C-C 05VDC»

Основные характеристики:

— ток питания обмотки — постоянный;

— количество обмоток — 1;

— сопротивление обмотки — 69 Ом;

— сопротивление изоляции — 1000 мОм;

— минимальное рабочее напряжение — 3,5 В;

— номинальное рабочее напряжение — 5 В;

— корпус — герметичный.

Схема выводов Реле «801H-1C-C 05VDC» представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 — Схема выводов Реле «801H-1C-C 05VDC»

1.4.4 Транзистор Транзистор «KT315Г» — кремниевый высокочастотный биполярный транзистор малой мощности n-p-n проводимости в корпусе KT-13, получивший самое широкое распространение в советской радиоэлектронной аппаратуре.

Транзистор «KT315Г».

Основные характеристики:

— структура — NPN;

— максимально допустимый ток — 0,1 А;

— граничная частота коэффициента передачи тока — 250 МГц;

— максимальная рассеиваемая мощность — 0,15 Вт;

— корпус — KT-13.

Схема выводов Транзистора «KT315Г» представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 — Схема выводов Транзистора «KT315Г»

1.4.5 Диод Диод «КД522А» — двухэлектродный электронный элемент, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

Диод «КД522А»

Основные характеристики:

— максимальное постоянное обратное напряжение — 75 В;

— максимальное импульсное обратное напряжение — 100 В;

— максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток — 0,05 А;

— максимально допустимый прямой импульсный ток — 0,15 А;

— максимальное прямое напряжение — 1 В;

— рабочая температура — −65…−150 С°.

1.4.6 Резисторы Резистор — элемент электрической цепи, в котором происходит необратимое преобразование электромагнитной энергии в тепловую или в другие виды энергии.

Резисторы с номинальным сопротивлением один кОм

Основные характеристики:

— количество — 5 шт;

— тип — С1−4;

— номинальное сопротивление — 1;

— единица измерения — кОм;

— точность — 5%;

— номинальная мощность — 0,50 Вт;

— максимальное рабочее напряжение — 250 В;

— рабочая температура — −55…−125 С°.

Резистор с номинальным сопротивлением 390 Ом

Основные характеристики:

— тип — С1−4;

— номинальное сопротивление — 1;

— единица измерения — кОм;

— точность — 5%;

— номинальная мощность — 0,50 Вт;

— максимальное рабочее напряжение — 250 В;

— рабочая температура — −55…−125 С°.

1.4.7 Конденсатор Конденсатор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом.

Конденсатор «К104А Н50».

Основные характеристики:

— тип — К104А

— рабочее напряжение — 50 В;

— номинальная емкость — 0,1;

— единица измерения — мкФ;

— допуск номинала — 50…-20%;

— температурный коэффициент емкости — Н50;

— рабочая температура — −60…−125 С°.

1.4.8 Цифровой сегментный индикатор Цифровой сегментный индикатор — устройство отображения цифровой информации. Это — наиболее простая реализация индикатора, который может отображать арабские цифры. Для отображения букв используются более сложные многосегментные и матричные индикаторы.

Цифровой сегментный индикатор «КИПЦ-09И 2/7К»

Основные характеристики:

— материал — GaAsP/GaP;

— цвет свечения — зеленый;

— длина волны — 625 нм;

— минимальная сила света — 1,9 мКд;

— максимальная сила света — 8 мКд;

— при токе — 10 мА.

Схема выводов индикатора «КИПЦ-09И 2/7К» представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 — Схема выводов индикатора «КИПЦ-09И 2/7К»

1.4.9 Кнопки ввода Тактовая кнопка «TC-0104» представлена на рисунке 20.

Основные характеристики:

— тип — прямая;

— количество — 9 шт;

— способ монтажа — в отверстия на плату;

— рабочее напряжение — 12 В;

— рабочий ток — 0,05 А.

1.5. Аккумулятор Аккумулятор «Duracell 9V» .

1.5.1 Стабилизатор Основные характеристики:

— номинальный выходной ток — 0,1 А;

— максимальное входное напряжение — 40 В;

— выходное напряжение — 5 В;

Стабилизатор «78L05».

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Изготовка домашней охранной сигнализации охранный сигнализация транзистор датчик

2.1.1 Изготовка схемы печатной платы Для изготовки схемы печатной платы используется программа «Sprint Layout».

Основным достоинством «Sprint Layout» является интуитивно понятный интерфейс, включающий в себя лишь самые необходимые инструменты для подготовки печатных плат размером 300 на 300 мм. Программа позволяет работать с двумя слоями (проводников и маркировки) для каждой стороны платы.

Простой, но в тоже время очень эффективный программный пакет для проектировки и разводки печатных плат малой и средней сложности.

Программа очень популярна среди Российских радиолюбителей.

Схема печатной платы представлена на рисунке 23.

Рисунок 23 — Схема печатной платы Для дальнейшего изготовления печатной платы данную схему необходимо распечатать на листе глянцевой бумаги формата А4.

2.1.2 Подготовка печатной платы к Травлению и Лужению Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удобную для себя методику.

Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.

Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали.

Для изготовки печатной платы вам потребуются:

— текстолит;

— ацетон;

— ножницы по металлу;

— наждачная бумага;

— ватные диски;

— резиновые перчатки;

— схема печатной платы;

— маркер;

— линейка;

— утюг;

— раствор хлорного железа (FeCl3);

— ванна для травления печатных плат;

— микродрель;

— свинцово-оловянный припой;

— паяльник.

Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе, что наиболее удобно, так как изготовление потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.

Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.

Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.

После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки.

2.1.3 Травление и лужение печатной платы Чтобы приступить к изготовлению платы. Для этого из фольгированного текстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.

Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9…1,5 мм для радиоэлементов 3…3,5 мм —для крепления платы.

После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.

Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном.

Для выполнения рисунка проводников используется тонкий водостойкий маркер.

Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:

1 берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию в соответствии с рисунком топологии;

2 во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки.

Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.

После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.

Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).

После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).

Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и недолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.

Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.

На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.

В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.

Для травления печатной платы необходим раствор хлорного железа и ванна для травления печатных плат.

В ванну с раствором погружаем печатную плату и оставляем на 60−70 минут. Далее удаляем нанесенный ранее тонер с помощью ацетона и ватного тампона.

2.2 Определение зон установки датчиков для обеспечения охраны объекта Для определения зон установки датчиков составляется схема охраняемого помещения.

Схема представлена на рисунке 26.

Рисунок 26 — Схема охраняемого помещения В прихожей устанавливается потолочный инфракрасный датчик движения «LX-28B SEN4», в кладовой устанавливается настенная приборная панель охранной сигнализаций.

2.3 Монтаж домашней охранной сигнализации в охраняемой зоне объекта Согласно составленной схеме охраняемого помещения представленной на рисунке 24, выполняется монтаж домашней охранной сигнализаций.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Существующие ныне системы охранной сигнализации обладают недостаточными функциональными возможностями или большой стоимостью.

Так как часть имущества на охраняемом объекте не застраховано, есть потребность в разработке дешевых, не сложных в производстве и установке систем охранной сигнализации, которые в то же время обладают достаточной функциональной насыщенностью, надежностью, чтобы без ущерба выполнять свои функции — предупредить о хищений.

Целью экономической части диплома является определение трудоемкости дипломной работы, оценка результатов проекта, определение экономической эффективности результатов проекта.

Затраты на разработку охранной сигнализации являются производственными затратами. Это одноразовые затраты на все работы, которые выполняет студент-дипломник и другие работники организации.

3.1 Расчет затрат по заработной плате В данном разделе рассчитывается заработная плата специалистов других организаций и студента-дипломника.

Заработная плата студента-дипломника не рассчитывается.

Ежедневная заработная плата определяется исходя из месячного оклада специалиста согласно квалификации:

— программист;

— монтажник систем безопасности;

— инженер-проектировщик систем безопасности.

Первым делом необходимо определить отчисления с заработной платы сотрудников данных специалистов.

Рассмотрим размер отчислений с заработной платы программиста.

50 000 руб. — сотруднику начислена зарплата;

6500 руб. — удерживается и перечисляется НДФЛ (ставка 13%);

43 500 руб. — выплачивается сотруднику;

1450 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 2.9%);

2550 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части ФФОМС (ставка 5.1%);

8000 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части СЧП (ставка 16%);

3000 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части НЧП (ставка 6%);

100 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 0.2%).

Размер ежемесячной заработной платы программиста составляет 43 500 руб.

Рассмотрим размер отчислений с заработной платы монтажника систем безопасности.

25 000 руб. — сотруднику начислена зарплата;

3250 руб. — удерживается и перечисляется НДФЛ (ставка 13%);

21 750 руб. — выплачивается сотруднику;

725 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 2.9%);

1275 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части ФФОМС (ставка 5.1%);

4000 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части СЧП (ставка 16%);

1500 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части НЧП (ставка 6%);

50 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 0.2%).

Размер ежемесячной заработной платы монтажника систем безопасности составляет 21 750 руб.

Рассмотрим размер отчислений с заработной платы инженера-проектировщика систем безопасности.

35 000 руб. — сотруднику начислена зарплата;

4550 руб. — удерживается и перечисляется НДФЛ (ставка 13%);

30 450 руб. — выплачивается сотруднику;

1015 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 2.9%);

1785 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части ФФОМС (ставка 5.1%);

5600 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части СЧП (ставка 16%);

2100 руб. — отчисление в Пенсионный фонд в части НЧП (ставка 6%);

70 руб. — отчисление в Фонд социального страхования (ставка 0.2%).

Размер ежемесячной заработной платы инженера-проектировщика систем безопасности составляет 30 450 руб.

Ежедневная заработная плата определяется по формуле:

(1)

где ЗПсд — общая заработная плата специалистов за период выполнения работы, руб.;

ЗПп — ежедневная заработная плата программиста с учетом НДФЛ, руб.;

ЗПи — ежедневная заработная плата инженера-проектировщика систем безопасности с учетом НДФЛ, руб.;

ЗПм — ежедневная заработная плата монтажника систем безопасности с учетом НДФЛ, руб.;

Кдн — количество рабочих дней за месяц, дней.

Квп — количество рабочих дней для выполнения работы, дней.

(2)

Общая заработная плата специалистов за период выполнения работы составляет 4102 рубля.

3.2 Расчет затрат по материалам В данном разделе сравниваются затраты по материалам специалистов других организаций и студента-дипломника.

В калькуляцию по статье «Материалы» относят затраты на электроэнергию, основные и вспомогательные материалы.

Стоимость использованных материалов определяется по формуле:

(3)

где Ср — стоимость использованных материалов, руб.;

К — количество, шт.;

Цшт — стоимость за одну единицу материала, руб.

Расчеты затрат по материалам, студента-дипломника, представлены в таблице 5.

Таблица 5 — Расчеты затрат по материалам студента-дипломника

Затраты по материалам студента-дипломника составляет 1395 рублей.

Расчеты затрат по материалам, специалистов других организаций, представлены в таблице 6.

Таблица 6 — Расчеты затрат по материалам специалистов других организаций

Затраты по материалам специалистов составляют 1395 рублей.

3.3 Расчет затрат по электроэнергии Так как для выполнения работы требуются приборы, которые используют электроэнергию, необходимо рассчитать затраты на электроэнергию.

Для студента-дипломника требуются такие приборы как:

— компьютер, 1шт.;

— паяльник, 1шт.;

— лазерный утюг, 1шт.;

— микродрель, 1шт.

Для того чтобы подсчитать затраты на электроэнергию нужно воспользоваться формулой:

(4)

где Эстд — затраты на электроэнергию студента-дипломника;

М — мощность оборудования, т. е. количество энергии, потребляемой за единицу времени, кВт/час;

T — тариф, т. е. стоимость использования 0,6 кВт электроэнергии, руб.;

tк — количество часов использования компьютера за период ВКР, час;

tп — количество часов использования паяльника за период ВКР, час;

tл — количество часов использования лазерного утюга за период ВКР, час;

tд — количество часов использования микродрели за период ВКР, час.

(5)

Затраты на электроэнергию студента-дипломника составляет 189 рублей.

Для специалистов других организаций требуются такие приборы как:

— компьютер, 2 шт.;

— луминатор, 1 шт.;

— микродрель, 1шт.;

— паяльник, 1 шт.

Для того чтобы подсчитать затраты на электроэнергию нужно воспользоваться формулой:

(6)

где Эспец — затраты на электроэнергию специалистов;

М — мощность оборудования, т. е. количество энергии, потребляемой за единицу времени, кВт/час;

T — тариф, т. е. стоимость использования 20 кВт электроэнергии, руб.;

k — количество используемых элементов, шт.;

tк — количество часов использования компьютера за период ВКР, час;

tл — количество часов использования луминатора за период ВКР, час;

tм — количество часов использования микродрели за период ВКР, час;

tп — количество часов использования паяльника за период ВКР, час.

(7)

Затраты на электроэнергию специалистов составляют 220 рублей.

3.4 Определение экономической эффективности результатов проекта Эффективность определяются путем сравнения затрат студента-дипломника и других работников организации на проведение данной работы по статьям:

— затраты по заработной плате;

— затраты по материалам;

— затраты по электроэнергий.

Расчеты общих затрат за период выполнения проекта приведены в таблице 9.

Таблица 9 — Расчеты общих затрат за период выполнения проекта

Основным показателем экономической эффективности ВКР есть коэффициент «затраты».

Чтобы определить экономическую эффективность нужно сравнить затраты на разработку специалистов других организаций и студента-дипломника.

Сумма затрат на разработку домашней охранной сигнализации в исполнении студента-диплоника составила 1584,4 рубля.

Сумма затрат на разработку домашней охранной сигнализации в исполнении специалистов других организаций составила 5717,4 рублей.

В ходе расчетов экономической части дипломного проекта было выявлено, более эффективной разработкой домашней охранной сигнализаций является, разработка в исполнении студента-дипломника, так как затраты на разработку домашней охранной сигнализаций меньше на 4133 рубля.

Эффективность разработки, выполненная студентом-дипломником, составило 4133 рубля.

4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Анализ вредных воздействий при изготовлении охранного устройства В данном дипломном проекте разработано охранное устройство. Устройство имеет свои конструктивные и схемотехнические особенности, которые необходимо учитывать при монтаже и наладке, так как в противном случае оно или его отдельная часть на стадии сборки и монтажа может выйти из строя.

При изготовлении данного устройства присутствуют факторы, оказывающие вредное воздействие на организм человека: изготовление печатной платы, сборка и пайка деталей и узлов и т. п.

Рассмотрим основные из них.

При изготовлении печатных плат вредными факторами для человека является загрязнение воздуха парами хлорного железа и электролита при травлении плат. Эти пары вызывают раздражение тканей дыхательного тракта, слизистой оболочки рта и кожи. Предельно допустимая концентрация паров хлорного железа в воздухе — 100 мг/куб.м.

При гальваническом травлении и осаждении происходит загрязнение воздуха парами серной (ПДК паров — 1 мг/м 3), соляной (5 мг/м 3) и азотной кислот (10 мг/м 3).

При пайке и сборке печатных плат опасными и вредными факторами являются:

— неправильно организованное освещение;

— электротравмы;

— ожоги;

— механические травмы при сборке аппаратуры;

— загрязненность воздушной среды парами спирта;

— загрязнение спецодежды и рук частицами оловянно-свинцового припоя.

При лакокрасочных работах вредными факторами являются пары растворителей и лаков, которые вызывают тяжелые отравления организма. В санитарных нормах СН-245−71 оговаривается предельно допустимая концентрация паров растворителей.

Исходя из анализа вредных факторов, действующих на организм человека при изготовлении охранного устройства, необходимо рассмотреть следующие вопросы:

— электробезопасность;

— безопасность монтажных работ;

— освещение.

Несоблюдение каких-либо из перечисленных факторов приводит к частичной потери работоспособности и профессиональным заболеваниям. Кроме этого многие из перечисленных факторов влияют на утомляемость и, как результат, на качество продукции.

4.2 Охрана труда при пайке деталей, узлов и наладке устройства Пайка — неразъемное соединение деталей с помощью припоя. Наиболее часто применяемые припои — оловянно-свинцовые (ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40) и ПОСК-50, содержащий 32% свинца.

Процесс пайки сопровождается загрязнением воздушной среды, рабочих поверхностей, одежды и кожи рук работающих свинцом, это может привести к свинцовым отравлениям организма и вызвать изменения крови, нервной системы и сосудов.

В целях предупреждения отравлений свинцом участки пайки оборудуются в соответствии с требованиями санитарных правил.

В помещениях, где производится пайка припоем, содержащим свинец, во избежание попадания свинца в организм не разрешается хранить личные вещи, принимать пищу и курить, а также стирать рабочую одежду дома. Рабочее место пайки оборудуется местной вытяжной вентиляцией, обеспечивающей концентрацию свинца в рабочей зоне не более предельно допустимой — 0,01 мг/.

Для предотвращения ожогов и загрязнение свинцом кожи рук работающих должны быть выданы салфетки для удаления лишнего припоя с жала паяльника, а также пинцеты для поддержания припаиваемого провода и для подачи припоя к месту пайки, если отсутствует автоматическая подача.

При монтажных работах, связанных с опасностью засорения или ожога глаз, предусмотрена выдача работающим защитных очков.

Для защиты от окисления мест пайки применяют флюсы: канифольно-спиртовой при пайке припоями ПОС-40, ПОС-61 и ПОСК-50, хлористый цинк при пайке и лужении припоями ПОС-18 и ПОС-30. Канифоль раздражает кожу, может вызвать сыпь, а хлористый цинк может вызывать сильное раздражение, прожигать кожу и слизистые оболочки.

Наиболее эффективными мерами, предупреждающими профессиональные заболевания при пайке, являются механизация и автоматизация паяльных работ, внедрение новых технологических процессов: обслуживание методом погружения, избирательная пайка и пайка волной припоя (с применением печатного монтажа), что позволяет полностью исключить соприкосновение кожи работающих со свинцом и флюсами.

Значительное число паяльных работ выполняется вручную и для предотвращения профессиональных заболеваний необходимо после окончания работы споласкивать руки однопроцентным раствором уксусной кислоты, мыть их горячей водой с мылом, прополаскивать рот, чистить зубы и принимать теплый душ.

Для предотвращения выхода из строя радиоэлементов во время пайки и монтажа из-за воздействия на них статического электричества, жало паяльника должно быть заземлено, а монтажник должен иметь на руке антистатический браслет, так как тело человека способно накапливать заряды статического электричества за счет емкости.

Исходя из всех перечисленных опасных факторов, можно сформулировать следующие требования:

— электропаяльник необходимо применять напряжением не более 42 В., стержень паяльника не должен качаться, ручка его не должна иметь трещин, а шнур питания — нарушения изоляции.

— жало паяльника должно быть очищено от окалины, заточено, облужено и заземлено;

— монтажник должен иметь на руке антистатический браслет;

— пайку выполнять с помощью пинцета;

— при пайке не делать резких движений паяльником, во избежание разбрызгивания припоя, флюс наносить тонким слоем, лишний припой с жала удалять салфеткой;

— смачивание мест паек флюсом производить с помощью кисточки;

— работы по монтажу и демонтажу изделий, связанные с опасностью ожога глаз припоем, выполнять в защитных очках;

— паяльник, в перерывах между пайкой, держать на металлической или теплостойкой подставке;

— при уходе на длительное время с рабочего места — отключить паяльник.

При наладке автоматизированной системы также следует соблюдать следующие требования:

— регулировку параметров схемы производить на столе или изолирующей подкладке;

— инструмент следует держать одной рукой тремя пальцами (не в обхват), другая рука в это время не должна касаться металлических частей оборудования;

— для измерения режимов работы элементов схемы пользоваться приборами, применяя при этом провод с повышенной изоляцией и специальным наконечником с изолирующими ручками.

4.3 Освещение при изготовлении и наладке устройства В соответствии с санитарными нормами и правилами все производственные, складские, бытовые и административно-конторские помещения должны иметь естественное освещение.

Искусственное освещение устраивают в помещениях, в которых естественного света недостаточно. В соответствии со СНиП 23−05−95 искусственное освещение может быть общее и комбинированное (к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочие поверхности).

Общее освещение подразделяется на общее равномерное распределение светового потока на рабочие места и на местное освещение. Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается.

Рациональное освещение производственных участков является одним из важнейших факторов предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещенность производственных помещений регламентируется санитарными нормами и правилами. Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобы работающий мог без напряжения зрения выполнять свою работу.

Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

— недостаточная освещенность;

— чрезмерная освещенность;

— неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, преждевременной усталости и ослаблению внимания.

Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочее место может создавать резкие тени, блики и дезориентировать работающего. Это может привести к несчастному случаю или профзаболеванию.

Прозрачные перекрытия и окна в помещениях должны протираться не реже одного раза в 6 месяцев. Непрозрачные перекрытия обычно покрывают светлой краской. Применение только местного освещения на производственном участке не допускается. В светильниках желательно применять люминесцентные лампы, так как по сравнению с лампами накаливания они имеют существенные преимущества: по спектральному составу они близки к естественному дневному освещению, обладают более высоким КПД, повышенной светоотдачей. Для более эффективного использования светового потока и снижения риска ослепления, электрические лампы устанавливают в осветительной арматуре.

4.4 Электробезопасность на рабочем месте Электробезопасность — это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологические действия.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов.

Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает нарушения их физико-химических составов.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма (что сопровождается судорожными сокращениями мышц), а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и связанных с его жизненными функциями. В результате могут возникнуть нарушения в организме, даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Многообразие действий электрического тока нередко приводит к различным воздействиям, которые можно свести к двум видам: электрическим травмам и электрическим ударам.

К электротравмам относятся:

— электрические ожоги (токовые, контактные дуговые, а также комбинированные);

— электрические знаки («метки»), металлизация кожи;

— механические повреждения;

— электроофтальмия;

— электрический удар (электрический шок).

В зависимости от последствий электрические удары делятся на четыре степени:

— судорожное сокращение мышц без потери сознания;

— судорожное сокращение мышц с потерей сознания;

— потеря сознания с нарушением дыхания или сердечной деятельности;

— состояние клинической смерти в результате фибрилляции сердца или асфиксии (удушья).

Для предотвращения травм и ударов используется защитное заземление.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, то есть при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземлённого оборудования, а также выравниванием потенциалов за счёт подъёма потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземлённого оборудования.

Для наилучшего заземления прибор соединяется с электродами-заземлителями устанавливаются на глубину 2,5−3 м. Это связано с промерзанием грунта, в замёрзшем состоянии грунт не проводит электрический ток.

4.5 Организация рабочего места Рабочее место — зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой совершается деятельность человека. Под рабочим местом понимается место оснащенное средствами отображения информации, органами управления и вспомогательным оборудованием. Рабочее место должно быть приспособлено для конкретного вида труда, для работников определенной квалификации с учетом их физических возможностей. При проектировании рабочего места необходимо исходить из анализа конкретного трудового процесса, выполняемого человеком на данном оборудовании, и учитывать санитарно-гигиенические условия работы.

При конструировании рабочих мест учитываются следующие общие эргономические требования:

— достаточное рабочее пространство, позволяющее работающему человеку осуществлять необходимые движения и перемещения при эксплуатации и техническом обслуживании оборудования;

— достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работающим человеком и оборудованием;

— необходимое естественное и искусственное освещение;

— наличие средств защиты от действия опасных и вредных факторов.

Конструкция рабочего места должна обеспечивать быстроту, безопасность, простоту и экономичность технического обслуживания в нормальных условиях, полностью отвечать функциональным требованиям и предполагаемым условиям работы.

4.6 Микроклимат на рабочем месте Микроклимат рабочего места — это климат внутренней среды помещения, которая определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Микроклимат оценивается в рабочей зоне, т. е. пространстве до 2 м над уровнем пола, на которой находятся места пребывания работающих.

Микроклимат оценивается по ряду параметров таких как:

— относительная влажность воздуха;

— подвижность воздуха;

— температура воздуха.

Микроклимат рабочего места оказывает существенное влияние на работающего человека. Значительная выраженность отдельных факторов микроклимата может быть причиной ряда заболеваний.

4.7 Вредные факторы при работе персонального компьютера Персональные компьютеры стали частью жизни многих людей. Некоторые используют их только на работе или дома, а некоторые проводят большую часть своего времени за компьютером. Влияние компьютеров однозначно сказывается на здоровье человека, влияя как на общее состояние, так и на зрение и другие органы. Но это влияние складывается множеством разнообразных факторов, таких как эргономика устройств персонального компьютера и рабочего места пользователя, освещенность и зашумленность помещения, электромагнитное поле, создаваемое компьютером. Основным источником ЭМП в персональном компьютере является монитор на электроннолучевой трубке. По сравнению с ним, все остальные устройства ПК производят минимальное излучения, за исключением, быть может, источника бесперебойного питания. Современные технологии позволяют отказаться от использования мониторов на электроннолучевой трубке и использовать жидкокристаллические мониторы, которые как техническим параметрам, так и параметрам воздействия на здоровье человека значительно отличаются в лучшую сторону.

Несколько лет назад широко применялись защитные экраны для мониторов, но сегодня надобность в них почти отпала, так как производители максимально снизили уровень излучения экрана и, во многих случаях, защитный экран монтируется непосредственно в корпус монитора. Но, все-таки, при использовании монитора на электроннолучевой трубке следует соблюдать некоторые меры предосторожности, такие как: