Главная
Коллекция "Otherreferats"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Високочутлива телевізійна камера
Високочутлива телевізійна камера
Сучасні пристрої з зарядовим зв'язком (ПЗЗ) та способи підвищення їх чутливості. Принцип ПЗЗ-матриці, типи твердотільних фотоприймачів. Класифікація телевізійних камер, підвищення їх чутливості на ПЗЗ. Телевізійна камера з накопиченням зображення.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 12.09.2012 |
| Размер файла | 4,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
19
CPP2
--
Навантажувальний вивід
20
CPP1
--
Навантажувальний вивід
Особливості мікросхеми:
· підтримка стандартів EIA/CCIR;
· підтримка функцій електронного затвору;
· виконує функції синхрогенератору;
· підтримка зовнішньої синхронізації;
· частота осцилятор: для стандарту ЕІА - 19,0699 МГц, для стандарту CCIR - 18,9375 МГц;
Сигнал на виході ПЗЗ має складну форму, його постійна складова піддається до змін в залежності від температури, тому він не може одразу піддатись до аналого-цифрового перетворення. Для цього використовується спеціалізована інтегральна схема CCD image digitizer, яка має наступні вузли:
· CDS (correlated double sampler) - схема подвійної корельованої вибірки, потрібна для отримання сигналу, пропорційно яскравості засвічення кожного пікселя ПЗЗ-матриці
· PGA (programmable gain amplifier - програмований підсилювач, потрібний для підсилення сигналу з виходу CDS для повного використання вхідного динамічного діапазону АЦП. Коефіцієнт підсилення задається програмно
· ADC (analog to digital convertor) - аналогово-цифровий перетворювач
· Calibration logic - схема калібрування, необхідна для прив'язки "нуля” АЦП до "рівня чорного" вихідного сигналу ПЗЗ
Було обрано схему AD9806RST.
Основним вузлом, що формує часові діаграми роботи камери є програмована логічна інтегральна схема (ПЛІС) із архітектурою FPGA. Прошивка такої ПЛІС завантажується в неї із спеціалізованої мікросхеми флеш-пам'яті кожен раз при включенні камери. В свою чергу у флеш-пам'ять прошивка завантажується з компьютера. Було обрано схему XC2S100-TQ144, яка підходить під виконання даної задачі.
AS7C4096-12 - 512Кx8, CMOS SRAM - оперативний запам'ятовуючий пристрій із часом доступу 12 нс. Використовується для зберігання кадру зображення перед виводом в комп'ютер або на ЦАП. Об'єм ОЗП обирається врахуванням кількості пікселів у відео сенсорі і розрядності АЦП.
Функциію фізичного інтерфейса між ОЗП та комп'ютером виконує мікросхема RS232. При необхідності збільшення швидкості передачі даних в комп'ютер в якості інтерфейсу може бути обраний спеціалізований контролер USB.
Живлення камери забезпечує DC/DC перетворювач, що генерує напруги - 1.2 В, 2.4 В, 3.3 В и 5В.
Проаналізувавши теоретичні дані, було проектовано структурну схему телевізійної камер з накопиченням зображення. (Див. рис.2.4)
Размещено на http://www.allbest.ru
2.2 Електрична принципова схема ПЗЗ - камери
Накопичені у фотодіодах фотони передаються у вигляді електричного заряду в вертикальні регістри ПЗЗ - матриці.
На роз'єми V01, V02, V03,V04 ПЗЗ - сенсору ICX259AL з відповідних клем мікросхеми управління вертикальним регістром матриці ПЗЗ CDX1267 надходять імпульси синхронізації зчитування, завдяки яким відбувається синхронне зчитування з вертикальних регістрів для подальшого зсуву заряду у горизонтальний регістр. На рис.2.5 представлені часові характеристики імпульсів синхронізації зчитування, що надходять у вертикальний регістр ПЗЗ - матриці.
Рис.2.5 Часові характеристики імпульсів зчитування ПЗЗ
Між імпульсами синхронізації вертикального регістру (тобто коли імпульси V01, V02, V03,V04 відсутні) на виводи H01 та H02 мікросхеми ICX259AL поступають з відповідних виводів мікросхеми XC2S100-TQ144 синхронізуючі імпульси горизонтального регістру ICX259AL, завдяки яким відбувається зсув та зчитування з цього регістру (Рис. 2.6).
Рис. 2.6 Діаграма синхроімпульсів горизонтального та вертикального регістрів
Мікросхема ICX259AL живиться від двох номіналів напруги: 15V (Vdd) та - 7V (VL), що поступають з виводів мікросхеми CXD1267AN VH та VL відповідно.
Тактові імпульси та синхроімпульси формуються в мікросхемі XC2S100-TQ144. Імпульси управління вертикальним та горизонтальним регістрами мікросхеми ICX259AL, імпульси гасіння і тактові імпульси для мікросхеми управління та обробки сигналу AD9896RST представлені на рис.2.7 та рис.2.8 Діаграми на рисунках приведені для стандарту синхронізації CCIR, що діє в нашій країні:
· Частота полів (напівкадрів) - 50 Гц;
· Частота кадрів - 25 Гц;
· Період слідування синхроімпульсів рядка - 64мкс;
· Черезрядкова розгортка - 625 рядків.
Рис.2.7 Часові діаграми синхроімпульсів вертикального регістру
Рис.2.8 Часові діаграми синхроімпульсів горизонтального регістру
На рис.2.9 представлені форми сигналів, що надходять до мікросхеми управління та обробки сигналу AD9896RST, де відбувається перетворення сигналу в цифрову форму, його обробка, перетворення у аналогову форму та формування відеосигналу з частотою синхронізації по стандарту CCIR, параметри якого були наведені вище.
Рис.2.9 Вхідні сигнали DD1
Розроблена електрична принципова схема має наступний вигляд:
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
2.4 Моделювання вихідного електричного сигналу у ПЗЗ - матриці при зміні освітленості
На відміну від електронно-променевих передаючих трубок, де як процес запису потенціального рельєфу, так і його зчитування вздовж рядка відбуваються неперервно, в ПЗЗ - матрицях ці процеси дискретизовані, причому по відношенню до обох просторових координат. Просторовою мірою цієї дискретизації площа світлочутливої поверхні елементарної ПЗЗ - комірки ( - лінійні розміри комірки в напрямку осі та відповідно). Інтегральний потік світлової енергії з щільністю та розподілом за довжиною хвиль , який падає на світлочутливу поверхню комірки, визначає заряд накопичених під дією світла в окремій комірці електронів. В загального випадку кінцевий вираз для заряду пакета ПЗЗ - комірки з урахуванням спектральної залежності відповідних характеристик набере вигляду:
, (2.1)
а для випадку однорідного розподілу густини потоку дещо простішого:
, (2.2)
де - тривалість експозиції, - робочий діапазон довжин хвиль ПЗЗ, - відносний спектральний розподіл енергії від джерела випромінювання (тут - максимальне значення спектральної щільності випромінювання, яке вона має на довжині хвилі ), - значення спектральної чутливості ПЗЗ на довжині хвилі . Замість характеристики в багатьох випадках для визначення спектральних властивостей ПЗЗ - матриць у технічній документації наводять характеристику (величину квантової ефективності). Обидві величини пов'язані між собою співвідношенням:
, (2.3)
де - заряд електрона, - постійна Планка, - швидкість світла.
Зарядовий пакет, тобто заряд накопичених в елементарній комірці за час експозиції електронів, в процесі зчитування зсувається за допомогою імпульсів керуючої напруги у визначеному порядку до вихідного пристрою.
В результаті перетворення зарядового пакета, накопиченого в комірці, в напругу на ємності вихідного пристрою ПЗЗ - матриці та передачі цієї напруги до виходу ПЗЗ - матриці за посередництвом істокового повторювача з коефіцієнтом передачі (звичайно, ) утворюється вихідний сигнал:
. (2.4)
Таким чином, до кінцевого виразу входять фізичні константи, величини, які характеризують випромінювання, та параметри і характеристики власне ПЗЗ - матриці.
З формули (4.4) випливає, що характеристика світло - сигнал для даної моделі ПЗЗ строго лінійна до насичення потенціальної ями.
Як основа для виконання розрахунків за створеною вище моделлю обрана ПЗЗ-матриця ICX429ALL фірми Sony, що входить до серії найдосконаліших сучасних телевізійних приладів для наукових досліджень. Найважливіші параметри цього приладу, необхідні для відповідних розрахунків: площа світлочутливої поверхні цієї ПЗЗ-матриці складає мм2, кількість пікселів - , розміри пікселю - мкм2.
За формулою (3.4) було розраховано залежність сигналу на виході від зміни освітленості на матриці. Освітленість змінювали від 0до 5 люкс. Дана характеристика зображена на рис.3.1:
Рис.2.1 Світло - сигнальна характеристика ПЗЗ - матриці ICX429ALL
2.5 Інформаційні характеристики матриць приладів з зарядовим зв'язком
Якщо розглядати ПЗЗ-матрицю як тривимірне джерело інформації, фізичною величиною, яка виступає поряд з просторовими координатами та як один з вимірів, є електричний заряд (або кількість електронів - ), який накопичується під дією випромінювання в елементарних комірках. Динамічний діапазон фізичної величини відповідає значенню максимального сигнального заряду (максимальній кількості електронів ), який може накопичувати комірка даної матриці. Найнижчий рівень величини , який визначається темновим фоном, для сучасних ПЗЗ настільки низький, що не може бути використаний для встановлення кількості градацій. Природно визначити, що для найнижчої градації найменший інтервал , який розрізняється, визначається рівнем шумів та необхідним ступенем перевищення корисного сигналу над цим рівнем , тобто: . Якщо прийняти до уваги, що для сучасних ПЗЗ-матриць рівень шумів визначається, головним чином, квантовими шумами, то . Враховуючи ці обставини, доцільно визначити найнижчий рівень із співвідношення:
, тобто , (2.5)
де - значення порогового контрасту для деталі зображення відповідного розміру. Значення найменшого інтервалу для всіх подальших градацій визначається формулою . За умови незалежності від можна, в свою чергу, визначити кількість градацій :
. (2.6)
Кількість дискретних відліків на одиницю довжини вздовж осей та визначаються відповідними значеннями роздільної здатності та . Як підкреслювалося раніше, основним чинником, який визначає ПЧХ ПЗЗ-матриці (а відповідно і роздільну здатність) вздовж обох просторових координат відносно як процесу запису, так і зчитування, є дискретність чутливої субстанції, тобто, наявність та густина розміщення елементарних комірок - пікселів.
Враховуючи, що, як правило, роздільна здатність ПЗЗ - матриць відповідає кількості пар пікселів на одиниці довжини, можна встановити: , а . Тобто, кількість дискретних відліків накопичених зарядів на одиницю площі складає , а їх загальна кількість на площині ПЗЗ - матриці становить: , де - загальна площа матриці. Неважко зрозуміти, що дорівнює загальній кількості елементарних комірок - пікселів, які містить ПЗЗ-матриця: . Таким чином, за орієнтовними оцінками максимальна інформаційна ємність зображення , яке може бути зафіксоване ПЗЗ - матрицею складе:
. (2.7)
Як випливає з формули (2.7), інформаційна ємність пропорційно зростає із збільшенням кількості елементарних комірок - пікселів, що є цілком природнім. Нижче у таблиці 2.1 приводяться для ПЗЗ - матриці ICX-429ALL значення максимальної інформаційної ємності зображення обчислені за (3.7) при , ().
Таблиця 2.1 Інформаційна ємність ПЗЗ - матриці ICX-429ALL
|
Тип ПЗЗ - матриці |
Кількість пікселів |
, Мбіт |
||
|
ICX-429ALL |
2.6 Розрахунок ПЧХ
Просторова частота світлового сигналу, що надходить до світлочутливих елементів ПЗЗ - матриці складає . Якщо для послідовності мір обирати значення таким чином, щоб на напівперіоді вкладалася ціла кількість комірок, тобто, , а просторова частота (), то відповідні значення ПЧХ розглядуваної матриці можуть бути знайдені за допомогою співвідношень (2.9), (2.10). Для спрощеного випадку, коли на напівперіоді вкладається ціле число () ПЗЗ - елементів (), та з врахуванням найпростішої моделі втрат зарядів з пакетів в процесі передачі при зсуві накопичених зарядових пакетів, просторово-частотна та фазо-частотна характеристики світлочутливої ПЗЗ - матриці можуть бути представлені наступними виразами:
, (2.9)
, (2.10)
де , та відповідають першому, другому та третьому співмножникам формули (4.7) та представляють спад ПЧХ, обумовлений, відповідно, дифузійним розпливанням (), дискретністю розміщення фоточутливих елементів () та втратами носіїв при послідовному зсуві зарядових пакетів до виходу ПЗЗ - матриці (); - загальна кількість послідовних передач при зсуві; - величина втрат при кожній передачі; (перші два доданки формули (3.10)) та (третій доданок) - частки фазового зсуву вихідного сигналу відносно вхідного, обумовлені відповідно дискретністю розміщення фоточутливих елементів та втратами носіїв при послідовному зсуві зарядових пакетів до виходу ПЗЗ - матриці;
, (2.11)
. (2.12)
Формули (3.9), (3.10) відповідають найбільш загальній моделі конструкції ПЗЗ - матриці та її функціонування.
Брак необхідних даних в наявних відомостях про ПЗЗ - матрицю ICX_429ALL ускладнює розрахунок множників та в формулі (3.9). Проте, внесок дифузійної складової () та складової, пов'язаної з неефективністю переносу (), у спадання ПЧХ для сучасних ПЗЗ - матриць нехтовно малий у порівнянні з впливом дискретних характеристик матриці. Тобто, у нашому випадку, ПЧХ може бути визначена виразом:
, (2.13)
де і визначаються за (3.11) та (3.12).
На рис.3.3 представлена розрахована за формулою (3.13) для найгіршого випадку, коли просторовий фазовий зсув , ПЧХ ПЗЗ - матриці ICX_429ALL без врахування складових, пов'язаних з дифузією та неефективністю переносу. Звичайно, роздільна здатність приладу визначається за допомогою ПЧХ, виходячи з мінімально припустимого рівня модуляції сигналу, який, в свою чергу, залежить від відношення сигнал/шум. При заданих мкм величина роздільної здатності як вздовж рядків, так і вздовж вертикального напрямку, для рівня модуляції 0.2 складе 23 пари лін. /мм. Оскільки значення роздільної здатності отримане для досить високого рівня модуляції, можна вважати що саме така роздільна здатність реально реалізовуватиметься навіть якщо врахувати складові ПЧХ, пов'язані з дифузією та неефективністю переносу.
Рис.2.3 ПЧХ ПЗЗ - матриці ICX-429ALL.
Висновки:
1. Сформована математична модель телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ-матриці дозволяє обчислювати чисельними методами вихідні сигнали системи, зокрема таких, що включають ПЗЗ-матриці оптичного діапазону, за визначеного енергетичного.
2. Запропонована математична модель телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ-матриці є просторово-двовимірною та забезпечує можливість обчислення двовимірного просторового зарядового відбитку створюваного чутливими елементами ПЗЗ-матриці.
3. Слід зазначити, що макет камери дійсно реалізує той виграш в чутливості, який закладений в ПЗЗ - матриці ICX-249AL фірми SONY. Вдалося створити камеру, чутливість якої обмежує лише флуктуаційний шум матриці, а не інструментальні перешкоди схеми.
4. Розроблена камера має 2 печатні плати: плата з ПЗЗ-матрицею та плата з основною частиною приладу
3. Конструкторсько-технологічний розділ
Технологічний процес виготовлення друкованої плати комбінованим позитивним методом складається з наступних операцій:
1. Різання заготовок
2. Пробивання базових отворів
3. Підготовка поверхні заготовок
4. Нанесення сухого плівкового фоторезиста
5. Нанесення захисного лаку
6. Свердління отворів
7. Хімічне міднення
8. Зняття захисного лаку
9. Гальванічна затягування
10. Електролітичне міднення та нанесення захисного покриття ПОС-61
11. Зняття фоторезиста
12. Травлення друкованої плати
13. Освітлення друкованої плати
14. Розплавлення друкованої плати
15. Механічна обробка
Далі розглянута кожна операція більш докладно.
1. Різання заготовок
Фольговані діелектрики випускаються розмірами 1000-1200 мм, томупершою операцією практично будь-якого технологічного процесу є різання заготовок. Для різання фольгованих діелектриків використовують роликові одноножеві, многоножеві і прецизійні гільйотинні ножиці. На одноножеві роликових ножицях можна отримати заготовки розміром від 50 х 50до 500 х 900 мм при товщині матеріалу 0,025-3 мм. Швидкість різання плавно регулюється в межах 2-13,5 м/хв. Точність різання (1,0 мм). У даному технологічному процесі будемо застосовувати одноножовіроликові ножиці.
З листів фольгованого діелектрика одноножеві роликовими ножицяминарезаєтся заготовки необхідних розмірів з припуском на технологічне поле по 10 мм з кожного боку. Далі з торців заготовки необхідно зняти напилком задирки щоб уникнути пошкодження рук під час технологічного процесу. Якість зняття задирок визначається візуально.
Різання заготовок не повинна викликати розшаровування діелектричного підстави, утворення тріщин, відколів, а також подряпин на поверхні заготовок.
2. Пробивання базових отворів
Базові отвори необхідні для фіксації плати під час технологічного процесу. Свердління отворів є різновид до механічної обробки. При виборі свердлувального обладнання необхідно враховувати наступні особливості: виготовлення кількох тисяч отворів у зміну, необхідність забезпечення перпендикулярних отворів поверхні плати, обробка плат без задирок. При свердлінні найважливішими характеристиками операції є: конструкція свердлувального верстата, геометрія свердла, швидкість різання і швидкість осьової подачі. Для правильної фіксації свердла використовуються спеціальні високоточні кондуктори. Крім того, необхідно забезпечити моментальне видалення стружки із зони свердління. Застосування свердел з твердого сплаву дозволяє значно підвищити продуктивність праці при свердленні і поліпшити чистоту обробки отворів. У більшості випадків заготівлі свердлять в пакеті, висота пакету до 6 мм.
У даному технологічному процесі заготівлі свердлять в пакеті на свердлильні верстати З-106. Швидкість обертання свердла при цьому повинна бути в межах 15 000-20 000 об/хв, а осьова швидкість подачі свердла - 5-10мм/хв Заготівлі збираються в кондуктора, закріплюються і на свердлильному верстаті просверлюються базові отвори.
3. Підготовка поверхні заготовок
Від стану поверхні фольги і діелектрика багато в чому визначається адгезія наносяться згодом покриттів. Якість підготовки поверхні має важливе значення як при нанесенні фоторезиста, так і при осадженні металу.
Широко використовують хімічні та механічні способи підготовки поверхні або їх поєднання. Консерваційні покриття легко знімаються органічним розчинником, з наступним промиванням у воді і сушінням. Окисні плівки, пилові й органічні забруднення видаляються послідовної промиванням в органічних розчинниках (ксилолі, бензолі, хладон) і водних розчинах фосфатів, соди, їдкого натру.
Висока якість очищення отримують при поєднанні гідро абразивної обробки з використанням водної суспензії. На цьому принципі працюють установки для зачистки бічних поверхонь заготовок і отворів друкованих плат нейлоновими щітками і пемзовою суспензією.
Обробка поверхні проводиться обертаються латунними щітками струмені технологічного розчину. Установка може обробляти заготовки максимальним розміром 500х500 мм при їх товщині 0,1-3,0 мм, частота обертання щіток 1200 об/хв, зусилля стиснуті плат до щіток 147 Н.
У даному технологічному процесі підготовка поверхні заготовок проводиться декапіруванням заготовок у 5% соляної кислоти і знежиренням розчином ацетону. Для цього необхідно помістити заготовки на 15 сек на 5%-ий розчин соляної кислоти при температурі 180-250 С, потім промити заготовки протягом 2-3 хв у холодній проточній воді при температурі 180 - 250 С, далі зачистити заготовки віденської вапном протягом 2-3 хв, знову заготовки промити у холодній проточній воді при температурі 180-250 С протягом 2-3 хв, потім сушити заготовки стисненим повітрям при температурі 180-250 С до повного їх висихання. Після всіх цих операцій необхідно проконтролювати якість зачистки поверхні фольги. Контроль робітник.
4. Нанесення сухого плівкового фоторезист
Від фоторезиста дуже часто потрібна висока роздільна здатність, а це досягається тільки на однорідних, без проколів плівках фоторезистом, які мають гарне зчеплення з фольгою. Ось чому пред'являються такі високі вимоги до попередніх операцій. Необхідно звести до мінімуму зміст вологи на платі або фоторезист, так як вона може стати причиною поганої адгезії. Всі операції з фоторезистом потрібно проводити в приміщенні при відносній вологості не більше 50%. Для видалення вологи з поверхні плати застосовують термошкаф.
У даному технологічному процесі застосовується сухий плівковий фоторезист СПФ-2, що наноситься на ламінаторі КП 63.46.4.
У даному випадку малюнок схеми отримують методом фотодруку. Для цього
перед нанесенням фоторезиста заготовку необхідно витримати в сушильному шкафі при температурі 75 (50 С протягом 1 години, потім послідовно на необхідний бік заготовки нанести фоторезист, обрізати ножицями надлишки по краях плати, звільнити базові отвори від фоторезиста, витримати заготовки при неактінічном освітленні протягом 30 хв при температурі зібрати пакет з фотошаблони та плати, експонувати заготовки в установці експонування КП 6341, проявити заготовку в установці прояви АРС-2.950.000, потім промити плати в мильному розчині, промити заготовки в холодній проточній воді протягом 1-2хв при температурі 20 С. Після цього слід проконтролювати виявлений малюнок. Після експонування заготовки, перед проявом, необхідно видалити плівку, що захищає фоторезист.
5. Нанесення захисного лаку
Лак наноситься для того, щоб захистити поверхню плати від процесу хімічного міднення. Лак зазвичай наноситься зануренням у ванну з лаком, поливом плати з нахилом в 10-150 або розпиленням з пульверизатора. Потім плата сушиться в сушильній шафі при температурі 60-1500 С протягом 2-3 год. Температура сушіння задається гранично допустимої температурою для навісних електрорадіоелементів, встановлених на друковану плату.
Лак для захисного покриття повинен мати такі властивості: високою вологостійкістю, гарними діелектричними параметрами (малими діелектричної проникністю і тангенсом кута діелектричних втрат), температуростійкістю, хімічної інертністю і механічною міцністю.
При виборі лаку для захисного покриття слід також враховувати властивості матеріалів, використаних для виготовлення підстави друкованої плати і для приклеювання провідників, щоб при полімеризації покриття не відбулося зміни властивостей цих матеріалів.
Існують різні лаки для захисного покриття, такі як лак СБ-1с на основі фенол формальдегідних смоли, лак Е-4100 на основі епоксидної смоли, лак УР-231 та інші.
У даному технологічному процесі в якості захисного покриття застосовується лак СБ-1с. Для нанесення лаку на поверхню заготовки необхідно занурити заготовки в кювету з лаком на 2-3 сек, температура лаку повинна бути в межах 18-25 С, а потім треба сушити заготовки в термошкафу КП 4506 протягом 1,5 годин при температурі 1200 С.
6. Свердління отворів
Найбільш трудомісткий і складний процес у механічній обробці друкованих плат - отримання отворів під металізацію. Їх виконують головним чином свердлінням, так як зробити отвори штампуванням в застосовуваних для виробництва плат склопластику важко. Для свердління склопластиків використовують твердосплавний інструмент спеціальної конструкції. Застосування інструменту із твердого сплаву дозволяє значно підвищити продуктивність праці при свердленні і зенкування і поліпшити чистоту обробки отворів. В основному використовують дві форми свердла: складнопрофільні і циліндричні. Так як склотекстоліт є високо абразивним матеріалом, то стійкість свердла невелика.
Структурна схема технологій виготовлення печатних плат негативним методом:
В процесі розробки камери за допомогою програмного пакету P-CAD 2006 було створено дві друковані плати: плати із ПЗЗ-сенсором (Рис.3.1.) та плати з основною частиною камери (Рис.3.2.):
Рис. 3.1 Друкована плата схеми із ПЗЗ-сенсором
У зв'язку з великою складністю розробки плати основної частини камери, плату довелось робити двохсторонню. На рисунку 3.2 а показано вид зверху, а на 3.2б - знизу.
Рис.3.2а Друкована плата основної частини камери (вид зверху)
Рис.3.2б Друкована плата основної частини камери (вид знизу)
Висновки:
1. Існує цілий ряд технологій виготовлення одношарових друкованих плат: субтрактивний, адитивний, напівадитивний, комбінований методи.
2. Багатошарові друковані плати (multilayer printed circuit board) використовують у тих випадках, коли розведення з'єднань на двосторонній платі стає занадто складним. З мірою зростання важкості проектованих пристроїв і щільності монтажу зростає кількість шарів на платі. У багатошарових платах зовнішні шари (а також наскрізні отвори) використовуються для установки компонентів, а внутрішні шари містять міжз'єднання або суцільні плани живлення. Для з'єднання провідників між шарами використовуються перехідні металізовані отвори. При виготовленні багатошарових друкованих плат спочатку виготовляються внутрішні шари, які потім склеюються через спеціальні склеювальні прокладки. Далі виконується пресування, свердління і металізація перехідних отворів.
3. Існує величезний вибір програмного забезпечення для проектування друкованих плат. В нашому випадку був використаний програмний пакет P-CAD 2006.
4. У зв'язку із складністю розробленої схеми, було виготовлено дві друковані плати: одностороння (з ПЗЗ-матрицею) та двостороння (з основною частиною пристрою).
4. Охорона праці під час монтажу приладу
4.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів
Мікроклімат виробничих приміщень. Це умови внутрішнього середовища цих приміщень, що впливають на тепловий обмін працюючих з оточенням. Як фактор виробничого середовища, мікроклімат впливає на теплообмін організму людини з цим середовищем і, таким чином, визначає тепловий стан організму людини в процесі праці. Мікрокліматичні умови виробничих приміщень характеризуються такими показниками:
· температура повітря (0С),
· відносна вологість повітря (%),
· швидкість руху повітря (м/с),
· інтенсивність теплового (інфрачервоного) опромінювання (Вт/м2) від поверхонь обладнання та активних зон технологічних процесів.
Освітлення виробничих приміщень. Світло - один із суттєвих чинників виробничого середовища, завдяки якому забезпечується зоровий зв'язок працівника з його оточенням. Відомо, що біля 80% всієї інформації про навколишнє середовище надходить до людини через очі - наш зоровий апарат.
Залежно від джерел світла освітлення може бути природним, що створюється прямими сонячними променями та розсіяним світлом небосхилу; штучним, що створюється електричними джерелами світла, та суміщеним, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.
Спроможність зорового сприйняття визначається енергетичними, просторовими, часовими та інформаційними характеристиками сигналів, що надходять до людини. Під час здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття. До таких процесів відносяться адаптація, акомодація, конвергенція.
Шум у виробничому середовищі. Шум - це будь-який небажаний звук, якій наносить шкоду здоров'ю людини, знижує його працездатність, а також може сприяти отриманню травми в наслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів. З фізичної точки зору - це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній,
рідкій або твердій фазі. Основними характеристиками таких коливань служить амплітуда звукового тиску (р, Па), частота (f, Гц).
За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні. До імпульсних відносять шуми у вигляді окремих звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний, що сприймаються людським вухом як окремі удари.
Вібрація. Це механічні коливання пружних тіл або коливальні рухи механічних систем. Для людини вібрація є видом механічного впливу, який має негативні наслідки для організму.
Причиною появи вібрації є неврівноважені сили та ударні процеси в діючих механізмах. Дія вібрації може приводити до трансформування внутрішньої структури і поверхневих шарів матеріалів, зміни умов тертя і зносу на контактних поверхнях деталей машин, нагрівання конструкцій. Через вібрацію збільшуються динамічні навантаження в елементах конструкцій, стиках і сполученнях, знижується несуча здатність деталей, ініціюються тріщини, виникає руйнування обладнання. Усе це приводить до зниження строку служби устаткування, зростання імовірності аварійних ситуацій і зростання економічних витрат.
Електробезпека. При експлуатації електричного обладнання та мереж оператор може опинитися в сфері дії електричного поля чи безпосередньому зіткненні з знаходяться під напругою приводка електричного струму.
· Електротравма - травма, спричинена дією на організм людини електричного струму і (або) електричної дуги.
· Електротравматизм - явище, що характеризується сукупністю електротравм.
· Електроустановки - машини, апарати, лінії електропередач і допоміжне обладнання (разом із спорудами і приміщеннями, в яких вони розташовані), призначені для виробництва, перетворення, трансформації, передачі, розподілу електричної енергії та перетворення її в інші види енергії (ПУЭ186).
4.2 Профілактичні заходи щодо нормалізації умов праці
Нормалізація несприятливих мікрокліматичних умов здійснюється за допомогою комплексу заходів та способів, які включають: будівельно-планувальні, організаційно-технологічні та інші заходи колективного захисту. Для профілактики перегрівань та переохолоджень робітників використовуються засоби індивідуального захисту, медико-біологічні тощо.
Для зменшення термічних навантажень на працюючих передбачається максимальна механізація, автоматизація та дистанційне управління технологічними процесами і устаткуванням. У приміщеннях із значними площами засклених поверхонь передбачаються заходи захисту від перегрівання при попаданні прямих сонячних променів в теплий період року (орієнтація віконних прорізів схід-захід, улаштування жалюзі та ін.), від радіаційного охолодження - в зимовий (екранування робочих місць). При неможливості технічними засобами забезпечити допустимі гігієнічні нормативи опромінення на робочих місцях використовуються засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) - спецодяг, спецвзуття, ЗІЗ для захисту голови, очей, обличчя, рук.
Для створення сприятливих умов зорової роботи освітлення робочих приміщень повинне задовольняти таким умовам:
· мають бути забезпечені рівномірність та часова стабільність рівня освітленості у приміщенні, відсутність різких контрастів між освітленістю робочої поверхні та навколишнього простору, відсутність на робочій поверхні різких тіней (особливо рухомих);
· у полі зору предмета не повинно створювати сліпучого блиску;
· штучне світло, що використовується на підприємствах, за своїм спектральним складом має наближатися до природного;
· не створювати небезпечних та шкідливих факторів;
· бути надійним, простим в експлуатації та економічним.
Захист від шуму повинне здійснюватися розробкою шуму безпечної техніки, використанням методів та засобів колективного захисту та засобами індивідуального захисту. Для цього використовуються організаційні, технічні та медично-профілактичні заходи. До організаційних заходів відносяться раціональне розташування виробничих ділянок, устаткування та робочих місць, постійний контроль режиму праці і відпочинку працівників, обмеження застосування обладнання та використання робочих місць, що не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.
Технічні заходи дають змогу значно зменшити вплив шуму на працівників і поділяються на заході, що використовуються: в джерелі виникнення (конструктивні та технологічні), на шляху розповсюдження (звукоізоляція, звукопоглинання, глушники шуму, звукоізоляційні укриття), в зоні сприйняття (засоби колективного та індивідуального захисту). Для зниження шуму необхідно насамперед використовувати конструктивні та технологічні методі, які в свою чергу залежать від походження звуку, конструктивних особливостей обладнання.
Заходи, щодо захисту від дії вібрації поділяють на технічні, організаційні та лікувально-профілактичні. Також вони можуть бути розподілені як колективні та індивідуальні.
До технічних заходів відносять: зниження вібрації в джерелі її виникнення; зниження діючої вібрації на шляху розповсюдження від джерела виникнення;
До організаційних заходів відносять: організаційно-технічні; організаційно - режимні; До лікувально-профілактичних заходів відносяться: медичний огляд; лікувальні процедури (фізіологічні процедури, вітаміно- та фітотерапія).
Існують заходи захисту від дії електричного струму. (Якщо оператор не має тілесного контакту з приладом, він не піддається ураження струму)
За принципом їх дії можна розділити на три групи:
· забезпечення недоступності струмоведучих частин обладнання.
· зниження напруги дотику (а, отже, і струму через людину) до безпечного значення;
· обмеження тривалості впливу електричного струму на організм людини.
Прилад повинен бути заземлений. Електрозахисні засоби поділяються на основні та додаткові. Основні електрозахисні засоби для роботи в електроустановках напругою до 1 кВ: ізолюючі штанги, ізолюючі та електровимірювальні кліщі, покажчики напруги, діелектричні печатки і т.д.
Додаткові: діелектричні калоші і килими, переносні заземлення, ізолюючі підставки і накладки, огороджувальні пристрої, плакати і знаки безпеки.
4.3 Пожежна безпека
Виділяють три групи горючості матеріалів і речовин: негорючі, важкогорючі та горючі.
Негорючі (неспалимі) - речовини та матеріали, що нездатні до горіння чи обвуглювання у повітрі під впливом вогню або високої
температури. Це матеріали мінерального походження та виготовлені на їх основі матеріали, - червона цегла, силікатна цегла, бетон, камінь, азбест, мінеральна вата, азбестовий цемент та інші матеріали, а також більшість металів. При цьому негорючі речовини можуть бути пожежонебезпечними, наприклад, речовини, що виділяють горючі продукти при взаємодії з водою.
Важкогорючі (важко спалимі) - речовини та матеріали, що здатні спалахувати, тліти чи обвуглюватись у повітрі від джерела запалювання, але не здатні самостійно горіти чи обвуглюватись після його видалення (матеріали, що містять спалимі та неспалимі компоненти, наприклад, деревина при глибокому просочуванні антипіренами, фіброліт і т. ін.);
Горючі (спалимі) - речовини та матеріали, що здатні самозайматися, а також спалахувати, тліти чи обвуглюватися від джерела запалювання та самостійно горіти після його видалення.
Причинами виникнення пожеж можуть бути порушення технологічних процесів і несправність устаткування, зокрема невчасний ремонт обладнання, порушення технологічних інструкцій, введення в технологію виробництва матеріалів без врахування їх пожежонебезпечних властивостей, освіта значних електричних зарядів.
Для підтримання пожежної безпеки в приміщенні і в самій будівлі повинен здійснюватися комплекс обов'язкових організаційних заходів, перелічених у "Правилах пожежної безпеки в Україні", а саме:
Визначити обов'язки посадових осіб щодо забезпечення пожежної безпеки;
Призначити відповідальних за пожежну безпеку окремих будівель, споруд, приміщень, ділянок, технологічного та інженерного обладнання, а також за утримання і експлуатацію технічних засобів протипожежного захисту;
Запровадити відповідний протипожежний режим;
Підготувати, затвердити і ознайомити всіх співробітників з громад-об'єктної інструкцією про заходи пожежної безпеки та відповідними інструкціями для всіх вибухопожежонебезпечних та пожежонебезпечних приміщень;
Скласти плани (схеми) евакуації людей у разі пожежі;
Затвердити порядок (систему) оповіщення людей про пожежу, ознайомити з ним усіх працівників;
Визначити категорії будівель і приміщень з вибухопожежної та пожежної небезпеки відповідно до вимог діючих нормативних документів, а також визначити класи зон "Правилами улаштування електроустановок";
Встановити на території, у будівлях та приміщеннях відповідні знаки пожежної безпеки, таблички із зазначенням номера телефону та порядку виклику пожежної охорони.
Висновки:
Було проаналізовано небезпечні та шкідливі фактори, що діють на організм людини під час монтажу камери, що розроблялась.
Існує ряд профілактичних засобів щодо нормалізації норм охорони праці на підприємстві, які повинні виконуватись в обов'язковому порядку
Важлива частина охорони праці під час роботи - пожежна безпека, регулювання якої знаходиться під особливим контролем у відповідних органах
Виділяють три групи горючості матеріалів і речовин: негорючі, важкогорючі та горючі.
Висновки
1. В оглядовому розділі дипломного проекту було розглянуто типи ПЗЗ - матриць, їх принцип дії, а також розглянуто класифікацію телевізійних камер. Велике значення приділяється параметрам цих камер, а саме роздільній здатності та чутливості та методам їх покращення. Також було розглянуто ЕОП, та їх вплив на параметри телевізійних камер.
В другому розділі дипломного проекту були розроблені структурна та принципова електричні схеми телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ - матриці IXC429ALL. Зроблений вибір елементної бази.
Компоненти відеокамери будемо вибирати, виходячи з наступних міркувань:
· висока якість та надійність компонентів;
· відносна дешевизна компонентів;
· простота реалізації;
· мінімізація загальної площі відеокамери.
У якості сенсора зображення оберемо ПЗЗ - матрицю ICX429ALL фірми Sony, тим самим вирішуючи питання якості та надійності, так як фірма Sony є одним із світових лідерів у виробництві компонентів відеотехніки, зокрема ПЗЗ - сенсорів.
2. В розрахунковому розділі було промодельовано та розраховано деякі з параметрів високочутливої телевізійної камери на основі ПЗЗ - матриці IXC429ALL, а саме: світло - сигнальна характеристика ПЗЗ - матриці ICX429ALL; інформаційна ємність ПЗЗ - матриці ICX-429ALL та її ПЧХ. Результати розрахунків представлені в числовій та графічній формі.
Сформована математична модель телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ-матриці дозволяє обчислювати чисельними методами вихідні сигнали системи, зокрема таких, що включають ПЗЗ-матриці оптичного діапазон. Також запропонована математична модель телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ-матриці є просторово-двовимірною та забезпечує можливість обчислення двовимірного просторового зарядового відбитку створюваного чутливими елементами ПЗЗ-матриці.
Вдалося створити камеру, чутливість якої обмежує лише флуктуаційний шум матриці, а не інструментальні перешкоди схеми.
3. В третьому розділі за допомогою програми P-Cad 2006 розроблено дві друковані плати телевізійної камери з накопиченням зображення на основі ПЗЗ - матриці IXC429ALL. Також був поетапно розписаний процес виробництва друкованих плат.
4. В розділі по охороні праці були приведені основні норми по безпеці праці. Особлива увага була приділена правильній організації мікроклімату, освітленню, пожежній та електричній безпеці в цеху по монтажу телевізійних камер з накопиченням зображення. У вибраному приміщенні освітленість та шум задовільняють нормам та не перевищують їх. Норми пожежної та електричної безпеки виконано.
Перелік використаної науково-технічної літератури
1. Никулин О.Ю. Приборы с зарядовой связью. Устройство и основные принципы работы // Специальная техника. - №4. - 1999.
2. Никитин В. В, Цицулин А.К. Телевидение в системах физической защиты: учеб. - метод. пособие - 2005.
3. Быков Р.Е. Преобразователи изображения на приборах с зарядовой связью. - М.: Радио и связь, 2000. - 184с.
4. Приборы с зарядовой связью /Под ред. Д.Ф. Барба. - М.: Мир, 1982
5. Куликов А.Н. Телевизионные наблюдения в сложных условиях // Специальная техника, - 2000. - № 35. - С.30 - 33.
6. J. R. Janesick, T. Elliott, S Collins. "Scientific charge-coupled devices.", Optical Engineering, August 1987, Vol.28, No.8, p.692 - 714.
7. Телевизионные наблюдения в сложных условиях. // http://www.evs.ru
8. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью. - М.: Наука, 1986. - 320 с.
9. Р.Е. Быков, Р. Фрайер, К.В. Иванов, А.А. Манцветов. Цифровое преобразование изображений // Под ред.Р.Е. Быкова. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 228 с.
10. Diagonal 8 mm (type 1/2) CCD image sensor for CCIR B/W video cameras ICX429ALL // www.sony.net.
11. Цифровая ПЗС-камера на основе охлаждаемого ПЗС ICX249AL (SONY) // www.silar. spb.ru.
12. Борисенко А.С., Бавыкин Н.И. Технология и оборудование для производства микроелектронных устройств. - М.: Машиностроение, 1983. - 270с.
13. Основи охорони праці: Підручник.2-ге видання, доповнене та перероблене. / К.Н. Ткачук, М.О. Халімовський, В.В. Зацарний, Д.В. Зеркалов, Р.В. Сабарно, О.І. Полукаров, В.С. Коз'яков, Л.О. Мітюк. За ред. К.Н. Ткачука і М.О. Халімовського. - К.: Основа, 2006р.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Класифікація апаратури контролю і діагностики. Принцип дії і роботи електронних датчиків як первинного ланцюга автоматичної системи контролю. Датчики контролю чутливості приймальних пристроїв, комутаційні пристрої. Апаратура контролю і діагностики ЕПА.
курсовая работа [114,4 K], добавлен 15.05.2011Устройство и принцип работы web-камеры, современные промышленные образцы. Аналого-цифровое преобразование и передача изображения. Организация охранно-пожарной сигнализации с применением IP видеокамеры. Разработка схемы web-камеры на основе ATMega32.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 21.01.2013Цифровая веб-камера как сетевое устройство и его основные составляющие: видеокамера (ПЗС-матрица), процессор компрессии и встроенный веб-сервер. Устройство и принцип работы веб-камеры, ее подключение и установка, программное обеспечение и функции.
реферат [140,5 K], добавлен 28.04.2010Функции и возможности наблюдения. Аналоговые и цифровые системы. Разнообразие камер видеонаблюдения. Выбор активного оборудования и источника бесперебойного питания. Расчет длины и прокладка кабеля. Размещение камер на объекте. Схема организации связи.
дипломная работа [8,0 M], добавлен 03.05.2018Функції оптичного приймального пристрою - світлова демодуляція, або перетворення зорових імпульсів в електричні сигнали з їх подальшим підсиленням та обробкою. Визначення квантової межі чутливості. Розрахунок шумів попередніх каскадів підсилювачів.
реферат [176,6 K], добавлен 08.01.2011Антени – це пристрої для випромінювання і прийому електромагнітних хвиль. Антени військових радіозасобів. Залежність мінімально необхідної потужності сигналу від чутливості приймача. Зменшення рівня перешкод на вході. Основні характеристики антен.
учебное пособие [1,0 M], добавлен 01.02.2009Подключение и установка Web-камеры. Устройство и принцип работы, возможности и функции. Подключение Web-камеры к сети. Управляющее программное обеспечение: эксклюзивные программы для Web-камер. Разработка программы на языке программирования Basic.
контрольная работа [206,0 K], добавлен 12.10.2009Понятие и виды цифровых камер, отличительные особенности устройства: фотосенсор и объектив. Параметры цифрового фотоаппарата: количество пикселей матрицы. Достоинства цифровой фотографии по сравнению с пленочной. Форматы файлов и носители данных.
презентация [7,3 M], добавлен 12.05.2011Основные технические параметры камер видеонаблюдения. Структурная схема цифровой видеокамеры. Прокладка электропроводок в винипластовых трубах, герметизация места соединения раструба с трубой. Охрана труда и безопасность при работе с электроустановками.
курсовая работа [356,3 K], добавлен 13.06.2015История изобретения и развития фотоаппарата. Исследование основных функций, достоинств и недостатков встроенных, компактных и зеркальных цифровых камер. Обзор способов записи изображений на цифровой носитель. Характеристика процесса выбора режима съемки.
презентация [5,2 M], добавлен 18.10.2015
