Разработка портативного многоканального микропроцессорного кардиографа

Различают два вида погрешности измерения амплитуды сигнала: аддитивную и мультипликативную. Аддитивная погрешность аналого-цифровой части разработанного электрокардиографа не влияет на точность измерения амплитуды кардиосигнала, так как все измерения амплитуды производятся относительно изолинии. Изолиния выделяется из кардиосигнала с помощью цифрового фильтра низких частот реализованного программно на ПЭВМ. Из вышесказанного следует что, остается только мультипликативная погрешность измерения сигнала. Но необходимо учесть ошибки измерения связанные с аналого-цифровым преобразованием сигнала. Такие как, ошибки при дискретизации сигнала по амплитуде, нелинейность характеристики АЦП, шумы аналого-цифровой части схемы (шумы уменьшают динамический диапазон АЦП, а следовательно увеличивают ошибку дискретизации).

Расчет погрешности аналого-цифровой части ПММК

Для разработанной аналого-цифровой части максимальная погрешность будет состоять из температурных дрейфов источника опорного напряжения и АЦП, а также интегральной нелинейности АЦП. А отклонение коэффициента передачи входных усилителей (обусловленные разбросом параметров элементов) и абсолютная погрешность в конце шкалы АЦП (обусловленная разбросом параметров микросхем АЦП) корректируются в микропроцессорной части, путем умножения значения полученного с АЦП на коэффициент обратно пропорциональный отклонению указанных параметров. Точность коррекции определяется количеством двоичных разрядов корректирующего коэффициента, и для тридцати двух разрядного коэффициента составляет: 2,310-8 %, то есть остаточной погрешностью (обусловленной разбросом параметров элементов) можно пренебречь. Остаются только составляющие зависящие от температуры и нелинейность АЦП. Тогда общую погрешность можно записать в виде:

,

гдеT - максимальное отклонение окружающей температуры от нормальной;

TCАЦП - отклонение шкалы АЦП при изменении температуры на один C;

TCИОН - температурный дрейф источника опорного напряжения при изменении температуры на один C.

.

Расчет напряжения шума аналого-цифровой части ПММК

Для расчета динамического диапазона аналого-цифровой части ПММК, проведем расчет шумов. Динамический диапазон определяется максимальным уровнем входного напряжения и уровнем шумов аналого-цифровой части ПММК.

Уровень шумов аналого-цифровой части не должен значительно (в пределах одного порядка) превышать напряжение, соответствующее одному младшему разряду АЦП. Это выражается следующей формулой:

,

где Uвхmax - максимальное входное напряжение;

Uвхmin - минимальное входное напряжение;

N - количество разрядов АЦП

Uш об - общее напряжение шумов различных источников, приведенных ко входу АЦП.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Так как уравнение имеет приближенное равенство, можно учитывать в расчете только наиболее весомые источники шума, такие как, внутренние шумы операционных усилителей и внутренние шумы АЦП. Также в этой формуле необходимо учесть влияние пульсаций питающих напряжений, так как источник питания разрабатывался отдельно от аналого-цифрового и микропроцессорного блока. Поэтому характер пульсаций питающего напряжения можно считать случайным (шумоподобным).

Таким образом, Uш об аналого-цифровой и микропроцессорной части можно записать в следующем виде:

,

гдеUш - напряжение шума операционного усилителя;

Iш - ток шума операционного усилителя;

Rэ - эквивалентное сопротивление внешних цепей подключенных к операционному усилителю;

UП ОУ - напряжение пульсации источника питания операционного усилителя;

КО - коэффициент ослабления пульсации источника питания;

Uш АЦП - напряжение шума АЦП;

UП АЦП - напряжение пульсации источника питания АЦП;

Uш ОУ= 0.5мкВ и Iш ОУ=15пА. Значения данных параметров берем из п.2.2.2.

Эквивалентное сопротивление внешних цепей, подключаемых ко входам операционного усилителя, рассчитывается по следующей формуле:

где Rч max - максимальное сопротивление тела человека;

Rвх - входное сопротивление операционного усилителя;

R1,R2 - сопротивления обратной связи операционного усилителя.

Коэффициент усиления с отрицательной обратной связью, состоящей из сопротивлений R1и R2 примерно равен восьми.

Коэффициент ослабления пульсаций напряжения питания равен 1.67106 (смотри п.2.2.2).

Напряжение пульсации источника питания операционного усилителя составляет 20мВ, в соответствии с параметрами источника питания.

Напряжение внутреннего шума АЦП составляет 11мкВ.

Коэффициент ослабления напряжение пульсации источника питания АЦП определяем по формуле:

;

Приведенные выше параметры подставляем в формулу для расчета общего напряжения шумов.

Рассчитаем напряжение, соответствующе напряжению изменения младшего разряда АЦП.

где Uд - диапазон входного напряжения АЦП;

N - количество разрядов АЦП.

Из данного расчета видно, что выбор АЦП произведен правильно, и динамический диапазон аналого-цифровой части составляет:

;

.

Анализируя приведенные расчеты можно определить общую погрешность при измерении амплитуды кардиосигнала, по приведенной ниже формуле:

;

.

Общая погрешность измерения амплитуды кардиосигнала составляет 0,028%, что значительно меньше, чем у существующих аналогов и удовлетворят требованиям технического задания.

Расчет погрешности измерения временных интервалов кардиосигнала

На точность измерении интервалов времени кардиосигнала оказывает влияние период дискретизации, точность измерения временного интервала будет составлять два периода дискретизации. При частоте дискретизации равное 1кГц погрешность измерения будет составлять 2мс, что значительно меньше чем требуется по техническому заданию.

Разработка алгоритмов программного обеспечения

Разработка алгоритма расчета выходной последовательности режекторного фильтра

Для подавления помехи с частотой 50Гц, присутствующей в кардиосигнале, необходимо применить режекторный фильтр с диапазоном не пропускания 48...52Гц. Так как при фильтрации кардиосигнала не должна искажаться его форма необходимо применят фильтр с линейной фазо-частотной характеристикой (ФЧХ). Обработка кардиосигнала выполняется в цифровом виде, поэтому в качестве режекторного можно выбрать фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ фильтр) или с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ фильтр), подробно рассмотренные в /24/. Первые БИХ фильтры были синтезированы на основе передаточных характеристик аналоговых фильтров, при этом БИХ фильтр требует меньше вычислительных затрат чем КИХ фильтры при аналогичных амплитудно-частотных характеристиках (АЧХ). Но у БИХ фильтров трудно добиться линейности ФЧХ, для выравнивания ФЧХ необходимо применять специальные корректор. КИХ фильтры при определенных условиях проектирования имеют линейную ФЧХ, а вычислительные затраты на расчет выходной последовательности фильтра примерно такие же как при вычислении БИХ фильтра и корректора. Еще одно достоинство КИХ фильтров - они всегда устойчивы.

Принимая во внимание выше сказанное в качестве режекторного фильтра применяется КИХ фильтр с длинной импульсной характеристикой длинной двести пятьдесят пять элементов. Для расчета коэффициентов импульсной характеристики КИХ фильтра применяем метод "окна", суть метода заключается в следующем:

с помощью обратного преобразования Фурье вычисляется импульсная характеристика фильтра большей чем требуется длинны;

вычисление оконной функции с заданным количеством элементов;

усечение вычисленной импульсной характеристики с помощью оконной функции;

Расчет коэффициентов усеченной импульсной характеристики выполнен в пакете программ MathCAD 7.0 PRO, и приведен в приложении Б, на рисунке Б.1 показаны оконная функция и не усеченная импульсная характеристика фильтра.

Разработка алгоритмы выделения R зубцов из кардиосигнала

Исследование частоты сердечных сокращений (ЧСС) является одним из самых трудоемких видов анализа кардиограмм, поэтому в разработанном кардиографе применен режим автоматического выделения RR интервалов из кардиосигнала. Для измерения длительности RR интервалов необходимо сначала определить положение R зубцов, от точности определения положения R зубцов зависит погрешность измерения RR интервалов.

Выбран адаптивный алгоритм выделения R зубцов, амплитудное значение кардиограммы сравнивается с пороговым. В случае превышения порога рассчитываются значения производных слева от точки сравнения и справа от точки сравнения, в случае изменения знака производной считается, что R зубец найден, после чего пороговый уровень устанавливается равным амплитуде найденного R зубца. Для обеспечения адаптивности алгоритма пороговое значение плавно уменьшается на 10...20% каждую секунду.

Алгоритм выделения R зубцов приведен в приложении Г.

Экспериментальные исследования

Схемотехническое моделирование аналоговой части ПММК

Обоснование выбора пакета схемотехнического моделирования Micro Cap V

В настоящее время существует множество пакетов программ схемотехнического проектирования, такие как, Design Center, PSpice, OrCad, Circuit Maker, Electronic Work Bench и другие. Однако выбор был сделан в пользу Micro Cap, так как он имеет "дружественный" и понятный пользователю интерфейс, прост в обращении, при этом он позволяет решать сложные задачи моделирования электронных схем.

Краткое описание пакета

Программа Micro Cap V претерпела радикальные изменения по сравнению с предыдущими её версиями. Во-первых, она переведена на платформу операционной системы Windows, имеет удобный интерфейс, в текстовых надписях на схемах и графиках поддерживает кириллицу. Во-вторых, она теперь позволяет моделировать не только аналоговые, но и цифровые и аналого-цифровые электронные устройства. В-третьих, как для аналоговых, так и для цифровых компонентов используются математические модели, принятые в известной программе PSpice. Для моделирования аналоговых компонентов оставлен алгоритм SPICE 2G.6, а для моделирования цифровых компонентов разработан собственный алгоритм.

Micro Cap V версия 2.0 (август 1997г.) допускает одновременно варьировать до 10 переменных и строить графики зависимостей характеристик схемы от варьируемых параметров, например, построить графики зависимостей резонансной частоты и коэффициента усиления от сопротивления нагрузки усилителя. Введен режим построения 3-мерных графиков. Значительно расширена библиотека компонентов, включающая модели более 10 тыс. электрорадиоэлементов ведущих фирм.

Приведем перечень основных характеристик Micro Cap V:

многостраничный графический редактор принципиальных схем, поддерживающий иерархические структуры;

поведенческое моделирование аналоговых и цифровых компонентов, возможность описания цифровых компонентов с помощью логических выражений. В сочетании с библиотекой графических символов типовых операций (суммирование, вычитание, умножение, интегрирование, применение преобразования Лапласа и т. п.) это позволяет моделировать динамические системы, заданные не только принципиальными, но и функциональными схемами;

большая библиотека компонентов, включающая в себя наиболее популярные цифровые интегральные схемы дискретной логики и ПЛИС и аналоговые компоненты типа диодов, биполярных, полевых и МОП-транзисторов, магнитных сердечников, линий передачи с потерями, макромоделей операционных усилителей, кварцевых резонаторов, датчиков Холла и т. п. Все эти модели написаны в стандартном формате SPICE и могут быть использованы программами моделирования фирм MicroSim, IntoSoft и др.;

макромодели компонентов могут быть представлены в виде принципиальных электрических схем или в текстовом виде;

графики результатов выводятся в процессе моделирования или после его окончания по выбору пользователя, имеются сервисные возможности обработки графиков;

многовариантный анализ при вариации параметров и статистический анализ по методу Монте-Карло;

имеется специальная программа MODEL для расчета параметров математических моделей аналоговых компонентов по справочным или экспериментальным данным;

при наличии ошибок информация о них мгновенно появляется на экране (в PSpice большинство ошибок нужно отыскивать в текстовом файле); имеются встроенные средства помощи;

имеется электронная документация и контекстно-ориентированные средства помощи.

Основными видами анализа, которые позволяет выполнить Micro Cap V, являются:

анализ переходных процессов;

расчет частотных характеристик;

расчет передаточных функций по постоянному току;

многовариантный анализ;

статистический анализ по методу Монте-Карло;

Версия Micro Cap V (MC V) позволяет моделировать и аналоговые, и цифровые устройства, и, более того, смешанные аналого-цифровые устройства. При этом язык описания цифровых устройств заимствован у программы PSpice A/D. Однако нужно учитывать, что программа МС V поддерживает формат PSpice старых версий пакета Design Center. В последних же версиях ряд ключевых слов текстовых описаний претерпел незначительные изменения и появились новые возможности. Поэтому перед загрузкой в современные версии PSpice текстовых описаний схем, полученных с помощью программы МС V, может потребоваться их коррекция.

Анализ переходных процессов в аналоговой части

Схема входной части используемая для схемотехнического моделирования приведена в приложении А на рисунке А.1. Схеме включает устройство защиты и входной усилитель. Анализ переходных процессов производится для двух случаев: линейный режим (без ограничения) и режим ограничения входного сигнала. При моделировании схемы в линейном режиме на вход подается синусоидальное напряжение амплитудой около 100мВ, причем это напряжение должно усилится в восемь раз без искажений, что и наблюдается на графике выходного напряжения.

При исследовании схемы в режиме ограничения входного напряжения амплитуду входного сигнала увеличиваем до 700мВ, при этом выходное напряжение ограничивается на уровне 3В, что обеспечивает нормальную работу АЦП.

Анализ аналоговой части в частотной области

Для оценки частотных и фазовых искажений кардиосигнала аналоговыми элементами схемы выполнено моделирование схемы приведенной в приложении А на рисунке А.1 в частотной области. На вход схемы подключен источник синусоидального напряжения частота которого изменяется от 0,001 Гц до 1000 Гц. По результатам моделирования (приложение А рисунок А.4) видно, что амплитудные и частотные искажения сигнала начинаются в области 200...300Гц, то есть весь частотный диапазон кардиосигнала обрабатывается аналоговой частью без искажений.

Математическое моделирование фильтров

Выбор и описание используемого пакета прикладных программ математического моделирования

Одной из основных областей применения ПК являются математические и научно-технические расчеты. Бесспорным лидером среди массовых ПК стали IBM-совместимые ПК 486DX/Pentium/Pentium MMX/Pentium Pro/Pentium II/Pentium Celeron/Pentium III, называемые так по типу используемых в них микропроцессоров. На них ориентированы современные математические системы и, в частности, новейшая система MathCAD 7.0 PRO, появившаяся в 1997 году.

Интегрированные системы для автоматизации математических расчетов данного класса (MathCAD) получили широкую известность еще в 80-х годах прошлого века. Они разработаны фирмой MathSoft (США). По сей день, они остаются единственными математическими системами, в которых описание решения математических задач дается с помощью привычных математических формул и знаков. Такой же вид имеют и результаты вычислений. Так что системы класса MathCAD вполне оправдывают аббревиатуру CAD (Computer Aided Design), говорящую о принадлежности к наиболее сложным и продвинутым САПР. Можно сказать, что MathCAD, своего рода САПР в математике.

С момента появления системы класса MathCAD имели удобный интерфейс - совокупность средств общения с пользователем в виде масштабируемых и перемещаемых окон, клавиш и иных элементов. У этой системы есть и эффективные средства типовой научной графики, они просты в применении и интуитивно понятны. Словом, системы MathCAD ориентированы на массового пользователя - от ученика начальных классов до академика.

MathCAD - математически ориентированные универсальные системы. Помимо собственно вычислений они позволяют с блеском решать задачи, которые с трудом поддаются популярным текстовым редакторам или электронным таблицам. С их помощью можно не только качественно подготовить тексты статей, книг, диссертаций, научных отчетов, дипломных и курсовых проектов, они, кроме того, облегчают набор самых сложных математических формул и дают возможность представления результатов в изысканном графическом виде.

Оставаясь по-прежнему мощной системой для численных расчетов, MathCAD, начиная с версии 3.0, приобрела возможности выполнения некоторых символьных операций, то есть стала системой компьютерной алгебры. Число таких операций, доступных пользователю из меню, тщательно оптимизировалось, и было ограничено тем разумным минимумом, который необходим массовому пользователю. Тем не менее, символьные возможности систем расширялись от версии к версии; наиболее полно они представлены в версии MathCAD 7.0 PRO.

Новейшая версия, как и предыдущая, выпущена в двух основных вариантах: MathCAD 7.0 STANDART - упрощенная версия, удобная для большинства пользователей и применения в учебных целях; MathCAD 7.0 PRO - профессиональная версия, ориентированная на математиков и научно-педагогических работников, заинтересованных в автоматизации своих достаточно сложных и трудоемких расчетов /25/.

Математическое моделирование алгоритма расчета выходной последовательности режекторного фильтра

Математическое моделирование рассчитанного в п.2.4.1 КИХ фильтра проведено следующим образом:

Создается испытательная входная последовательность;

Выполняется фильтрация испытательной последовательности рассчитанным фильтром;

Выполняется частотный анализ входной и выходной последовательности с помощью преобразования Фурье /24/.

Результаты математического моделирования приведены в приложении Б на рисунке Б.1. На рисунке видно, что подавление сигнала в полосе частот 48...52Гц составляет 52дБ, этого уровня подавления вполне достаточно для устранения помехи обусловленной напряжением питающей сети.

Математическое моделирование алгоритма выделения R зубцов из кардиосигнала

Для анализа правильности определения R зубцов разработанным в п.2.4.2 алгоритмом выполнено математическое моделирование этого алгоритма с использованием реальной кардиограммы. Результаты моделирования приведены в приложении В на рисунке В.1. На рисунке изображены кардиограмма (сплошная линия), порог сравнения (пунктирная линия), найденные R зубцы обведены кругом. По результатам моделирования видно, что разработанный алгоритм надежно определяет R зубцы с точностью до одного интервала дискретизации.

Конструкторско-технологическая разработка печатной платы блока аналого-цифрового и микропроцессорного и расчет надежности пммк

Конструктивные особенности электрокардиографа

Разработанный электрокардиограф предназначен для использования, как в стационарном, так и в автономном режиме, поэтому он должен иметь малые габариты и массу.

Электрокардиограф имеет пластмассовый корпус, который состоит из трех частей: верхней и нижней крышки и крышки батарейного отсека. Внешний вид прибора показан в графическом приложении 1909.Д01.167.01.00.ВО. В нижнюю часть корпуса крепится плата блока питания, над ней на металлических стойках крепится плата аналоговой и микропроцессорной части электрокардиографа. В нижнюю часть корпуса устанавливаются батареи питания, используемые в автономном режиме. В верхней части корпуса предусмотрены вырезы под кнопки управления и жидкокристаллический индикатор.

Электрокардиограф рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от 0С до +50С, при нормальном значении относительной влажности 80% при температуре +25С и атмосферном давлении (1004) кПа, что соответствует (75030) мм. рт. ст.

Корпус прибора защищает блоки кардиографа от попадания в них пыли, мелких предметов и капель жидкости.

Конструктивно электрокардиограф выполнен на двух печатных платах. На первой четырехслойной печатной плате устанавливаются элементы аналого-цифровой и микропроцессорной частей электрокардиографа, вторая печатная плата двухсторонняя, на которой устанавливаются элементы блока питания.

Разработка технологического процесса изготовления аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Выбор и обоснование метода изготовления аналого-цифрового и микропроцессорного блока

В аналого-цифровом и микропроцессорном блоке применено большое количество миниатюрных электронных элементов для поверхностного монтажа. Поэтому для их закрепления и соединения необходимо использовать многослойную печатную плату, с монтажом элементов на обе стороны печатной платы.

Общая толщина многослойной печатной платы определяется конструктивными размерами используемых разъемов, и должна быть 1.00.2мм. Проводники печатной платы не подвергаются большим токовым нагрузкам, поэтому можно применить материал с достаточно тонким медным покрытием. Исходя из вышесказанного и экономических соображений, для платы выбирается стеклотекстолит марки ФДМ-2-0.2 толщиной 0.2мм. Для склеивания слоев прокладочная стеклоткань марки СП-2-02 толщиной 0.2мм (между проводящими слоями рекомендуется располагать не менее дух слоев прокладочного материала) /10/. Печатная плата состоит из двух слоев стеклотекстолита и склеивающей прокладки, ее структура показана на рисунке 4.1.

Размеры платы определяю конструктивной необходимостью и в соответствии с ГОСТ 10317-79 /11/ принимаются равными 130х135мм. К качеству контурной обработки предъявляются повышенные требования, поэтому контурную обработку печатной платы необходимо вести путем фрезерования твердосплавными фрезами. Механическая обработка не должна вызывать расслоения, образования сколов, а также царапин на поверхности.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Отверстия в печатной плате выполняют роль электрических соединений между проводниками, расположенными в различных слоях платы. Поэтому необходимо применить металлизацию всех отверстий печатной платы.

Отверстия под металлизацию должны быть достаточно высокого качества, поэтому переходные и монтажные отверстия необходимо выполнять сверлением на станках с программным управлением. Диаметры отверстий определяются толщиной выводов электронных элементов, и приводятся на чертеже печатной платы /12/.

Для улучшения контактных качеств и лучшей защиты печатных проводников от коррозии и повреждения необходимо произвести оплавление защитного слоя.

Исходя из этих требований, для изготовления плат-деталей аналого-цифрового и микропроцессорного блока необходимо использовать стандартный комбинированный технологический процесс, который заключается в получении проводников путем травления фольгированного диэлектрика и металлизации отверстий химико-гальваническим способом, а для изготовления многослойной печатной платы применяется способ склеивания слоев с последующей металлизацией отверстий.

Для изготовления печатной платы предварительно выбирается четвертый класс точности. Центры монтажных, переходных отверстий и контактных площадок необходимо расположить в узлах координатной сетки, шаг которой равен 0.625мм.

На плате необходимо получить достаточно мелкий рисунок печатных проводников, поэтому для нанесения рисунка печатной схемы целесообразно использовать позитивный фотографический способ, который позволяет получить более высокую разрешающую способность, чем та, которую обеспечивает сеткографический способ нанесения рисунка. В качестве фоторезиста для получения высокой разрешающей способности при экспозиции необходимо использовать сухой пленочный фоторезист на основе диазосоединеинй.

Отработка конструкции аналого-цифрового и микропроцессорного блока на технологичность

Главной производственной характеристикой конструкции блока аналого-цифрового и микропроцессорного является технологичность. Технологичность - это степень пригодности конструкции к промышленному выпуску в заданном количестве и с минимальной себестоимостью.

Отработка конструкции блока измерения на технологичность ведется на основании частных показателей Кi и комплексного показателя КК с учетом весовых коэффициентов , характеризующих значимость Кi /13/.

Аналого-цифровой и микропроцессорный блок относится к электронным блокам.

Произведем расчет частных показателей для данного блока

Коэффициент использования микросхем:

где НИМС - количество микросхем;

НЭРЭ - общее количество ЭРЭ.

.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

где НА.М. - число монтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;

НМ - общее число монтажных соединений.

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:

где НМ.П.ЭРЭ - количество ЭРЭ, которые подготавливаются к монтажу механизированным и автоматизированным способом ( входят и ЭРЭ не требующие подготовки к монтажу: разъемы, микросхемы и т.д. ).

Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров:

,

где НМ.К.Н. - число операций контроля и настройки, выполняемые механизированным и автоматизированным способом. Сюда входят так же операции, не требующие средств механизации;

НК.Н. - общее число операций контроля и настройки.

Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

где НТ.ЭРЭ - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии.

Коэффициент применяемости ЭРЭ:

где НТ.ОР.ЭРЭ - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии.

Коэффициент прогрессивности формообразования:

где ДПР - число деталей, полученных прогрессивными методами формообразования ( штамповка, прессование, литье под давлением, сварка и т.д. );

Д - общее число деталей.

,

Далее произведем расчет технологичности конструкции блока измерения

Технологичность изделия оценивается комплексным показателем, определяемым на основе базовых показателей:

где Кi - расчетный базовый показатель соответствующего класса блока;

- весовой коэффициент;

i - порядковый номер показателя;

n - число базовых показателей.

.

Уровень технологичности разрабатываемого прибора оценивают отношением достигнутого комплексного показателя к нормативному КН. Это отношение должно удовлетворять условию:

Для электронных блоков

Следовательно, конструкция технологична, и может быть использована для серийного производства.

Решение технологических вопросов конструирования печатной платы аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Расчет размеров элементов печатного монтажа на печатной плате

Наименьший номинальный диаметр D контактной площадки рассчитывается по формуле: /13/

где d - диаметр отверстия;

dВ.О. - верхнее и нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

tB.O. и tВ.О. - верхнее и нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

Td - позиционный допуск расположения отверстий;

TD - позиционный допуск расположения центров контактных площадок;

В - гарантийная ширина контактной площадки.

Для четвертого класса точности:

d1 = 0.6мм;

d2 = 0.8мм;

d3 = 1мм;

dB.O. = 0;

tН.О. = -0.05мм;

tВ.О. = 0.05мм;

Тd = 0.05мм;

TD = 0.10мм;

В = 0.05мм.

D1=(0.6+0)+2*0.05+0.05+(0.052+0.102+(-0.05)2)1/2=0.87мм;

D2=(0.8+0)+2*0.05+0.05+(0.052+0.102+(-0.05)2)1/2=1.07мм;

D3=(1+0)+2*0.05+0.05+(0.052+0.102+(-0.05)2)1/2=1.27мм.

Наименьшее расстояние для прокладки n-го количества проводников рассчитываются по формуле:

где D1 и D2 - диаметры контактных площадок;

n - количество проводников;

Ti - позиционный допуск расположения печатного проводника;

t - ширина печатного проводника;

S - расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка.

Для четвертого класса точности:

t = 0.15мм;

S = 0.15мм;

Ti = 0.03 мм.

Определим наименьшее номинальное расстояние между контактными площадками:

Таким образом, наименьшее номинальное расстояние на плате между двумя контактными площадками составляет 1.85мм. В действительности, число, соответствующее тройному шагу координатной сетки - 1.875мм. Следовательно, выбор класса точности произведен правильно (1.851.875мм).

Расчет размеров элементов печатного монтажа на фотошаблоне

Для получения проводящего рисунка на слоях печатной платы необходимо применение фотошаблонов, представляющих собой графическое изображение рисунка в масштабе 1:1 на фотопластине или фотопленке.

При комбинированном способе изготовление печатных плат с учетом толщины слоя гальванически нанесенной меди hr ( hr=0.05мм ) и толщины слоя гальванически нанесенного металлорезиста hР (hР=0.010.025мм), минимальные и максимальные размеры элементов фотошаблона для рисунка схемы, полученного фотоспособом с применением пленочного фоторезиста для оплавляемого металлорезиста будут равны:

Dmin = D;

Dmax = D + Dш;

tmin = t;

tmax = t +tш;

где Dmin, tmin, Dmax, tmax - соответственно минимальные и максимальные размеры окон фотошаблона для контактных площадок и проводников, гарантирующие расчетные размеры D и t с учетом допуска на изготовление окна фотошаблона для контактной площадки Dш (Dш = 0.010.03мм) и проводника tш (tш = 0.030.06мм);

t - ширина печатного проводника.

D1min = 0.87мм;

D1max = 0.87 + 0.02 = 0.89мм;

D2min = 1.07мм;

D2max = 1.07 + 0.02 = 1.09мм;

D3min = 1.27мм;

D3max = 1.27 + 0.02 =1.29мм;

tmin = 0.15мм;

tmax = 0.15 + 0.05 = 0.2мм.

Проектирование печатной платы аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Исходными данными при проектировании являются:

Схема электрическая принципиальная 1909.Д01.167.01.00.Э3;

Перечень элементов 1909.Д01.167.01.00.ПЭ3;

Размеры платы 130х135мм;

Диаметры отверстий 0.87, 1.07, 1.27мм;

Четвертый класс точности;

Ширина печатного проводника 0.15.

Печатная плата аналого-цифрового и микропроцессорного блока спроектирована в пакете прикладных программ ACCEL EDA. С помощью программы Library Executive создана библиотека собственных схемных элементов. Программа Schematic позволяет набрать принципиальную схему требуемого блока, на основе которой, в программе PCB осуществляется разводка печатной платы. Сборочный чертеж блока разработан средствами графического интерфейса программы PCB. Эта программа позволяет хранить в библиотеке корпусов и использовать для создания сборочных чертежей разработанные корпуса элементов.

В результате проектирования разработана многослойная печатная плата аналого-цифрового и микропроцессорного блока с двусторонним размещением ЭРЭ по четвертому классу точности ГОСТ 23751-86 и сборочный чертеж этого блока.

Изготовление печатной платы аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Многослойную печатную плату (МПП) изготовлять способом склеивания с последующей металлизацией отверстий с фотографическим получением рисунка, химико-гальванической металлизацией отверстий и оплавлением металлорезиста. /10/.

Операции технологического процесса изготовления печатной платы приведены ниже.

получение заготовок фольгированного материала и склеивающих прокладок;

образование базовых отверстий;

получение защитного рисунка внутренних слоев МПП;

гальваническая металлизация рисунка;

нанесение металлорезиста на рисунок;

травление меди с пробельных мест;

склеивание слоев в пакет (заготовка МПП);

печать защитного рисунка на внешних слоях;

сверление переходных отверстий;

металлизация отверстий, нанесение защитного слоя металла;

удаление защитного рисунка;

травление незащищенных участков на внешних слоях;

оплавление металлорезиста;

обработка платы по контуру;

нанесение защитного покрытия на плату;

окончательный контроль платы.

Разработка технологического процесса сборки аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Все электрорадиоэлементы аналого-цифрового и микропроцессорного блока являются стандартными, поэтому их необходимо подготовить к монтажу автоматизированным способом в соответствии с ОСТ 4.010.030-81.

Размещение всех электрорадиоэлементов, кроме разъемов, оптронов и индикатора осуществляется автоматизированным способом.

Микросхемы: цифровой сигнальный процессор (ADSP), контроллер ввода/вывода (AVR), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) после смазывания клеем установить на монтажные площадки, покрытые припойной пастой и придавить. При приклеивании микросхем усилие прижатия не должно превышать 0,08мкПа. Пайку поверхностного монтажа микросхем ADSP, АЦП, AVR осуществить методом оплавления припоя при помощи лазерной установки. Разъемы, оптроны и индикатор (ЖКИ-панель) устанавливаются и припаиваются вручную.

Технологический процесс сборки аналого-цифрового и микропроцессорного блока записан на маршрутных картах по ГОСТ 3.1118-82 /14/, помещенных в приложении А.

Для защиты блока от внешних воздействий, после монтажа и настройки покрыть лаком обе стороны печатной платы, предварительно изолировав поверхность жидкокристаллического индикатора и разъемов. Покрытие осуществить лаком УР-231 ТУ 6-10-863-84 /15/.

Технологическая инструкция по поверке и настройке аналого-цифрового и микропроцессорного блока

Назначение инструкции

Данная инструкция предназначена для проверки работоспособности аналого-цифрового и микропроцессорного блока после сборки. В инструкции приводится методика контроля работоспособности электронного блока, список требуемого для этого оборудования, диаграммы сигналов работоспособного устройства.

Если аналого-цифровой и микропроцессорный блок не соответствует требованиям данной инструкции, то он считается неработоспособным и забраковывается.

Требования безопасности

К проверке аналого-цифрового и микропроцессорного блока допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электро- и радиоизмерительными приборами.

При проверке необходимо строго соблюдать меры предосторожности.

Допускается напряжение для подключения электропаяльника не боле 36В. при работе с микросхемами необходимо заземлить корпуса паяльников. Хотя в аналого-цифровом и микропроцессорном блоке отсутствуют высокие напряжения, нежелательны прикосновения к проводникам и контактным площадкам в момент подключения источника питания. Проверку аналого-цифрового и микропроцессорного блока необходимо производить только с помощью исправного оборудования. Замену любого элемента следует выполнять только при отключении питания блока. Все работы по проверке производить только надежно изолированными инструментами.

Оборудование рабочего места

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рабочим местом является стол монтажника. Для поверки и настройки аналого-цифрового и микропроцессорного блока используется стенд. В него входят поверяемый блок, а также приборы и устройства поверки и настройки. Структурная схема стенда представлена на рисунке 1.2.

На структурной схеме представлены следующие элементы стенда:

два источника вторичного электропитания с постоянным напряжением +5В (БП1 и БП2);

источник вторичного электропитания с постоянным напряжением -5В (БП3);

источник вторичного электропитания с постоянным напряжением +3.3В (БП4);

генератор Г6-26 (Г);

осциллограф С1-94 (ОС);

ПЭВМ с установленным программным обеспечением, предназначенным для наладки электрокардиографа (ПЭВМ);

БАЦМ - блок аналого-цифровой и микропроцессорный.

Методика проведения операций контроля и настройки блока

Включить стенд. Проверить наличие синхроимпульсов на выводе 14 AVR (контроллера ввода/вывода) частотой 12МГц.

Проверить наличие тактовых импульсов на выводе 22 ADSP, их частота должна быть 16Гц. На этом первичная поверка микропроцессорной части считается законченной.

Контроль над исправным функционированием аналоговой части заключается в проверке входных усилителей, устройства защиты и напряжения на выходе источника опорного напряжения (ИОН). Напряжение на выводе 6 микросхемы должно равняться 2.5В.

Проверить работоспособность и коэффициенты усиления входных усилителей. На соответствующие контакты (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17) разъема Х1 последовательно подать сигнал генератора Т6-26, амплитудой 1мВ. На выходах (10, 16) операционных усилителей (ОУ) OP200 (микросхемы DА1...DА5) должен быть синусоидальный сигнал амплитудой 8В.

Амплитуда входного сигнала увеличивается до 1.5В, на выходе ОУ должно наблюдаться ограничение напряжения на уровне 4...4.5В.

Проверка цифровой части. Подключить к стенду интерфейс USB ПЭВМ, запустить тестирующую программу, которая производит проверку микропроцессорной части.

На все входы отведений блока АЦМ электрокардиографа (Х1) (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17) подать синусоидальный сигнал 1мВ и с помощью программного обеспечения ПЭВМ произвести измерение коэффициентов усиления в каждом канале и произвести запись корректируемых коэффициентов в ППЗУ AVR микроконтроллера.

Произвести загрузку в ППЗУ AVR микроконтроллера управляющей программы для работы электрокардиографа в автономном режиме, и отключить стенд от ПЭВМ.

Выключить и включить питание стенда. Проверить сигнал AVT микроконтроллера AVR, он должен быть равным “0”. При нажатии на любую из клавиш, этот сигнал должен перейти в логическую “1”, и на индикаторе должно отобразиться главное меню.

Расчет надежности портативного многоканального микропроцессорного кардиографа

Расчет надежности основан на применении теории вероятностей, представляющей математические методы для определения времени безотказной работы Т портативного многоканального микропроцессорного кардиографа при заданной интенсивности отказов его отдельных элементов /17/.

Для большинства изделий, применяемых в приборостроении интенсивность отказов, определена экспериментально. Условия работы прибора: диапазон рабочих температур (0,+50)С; относительная влажность при температуре +25С - 80%.

Следовательно, выбираем поправочный коэффициент для расчета надежности прибора.

Таблица 4.1 - Интенсивность отказов изделий

Наименование Изделия	Кол.,ni,шт.	Интенсив-ность отказов *10-6	Поправочный коэффициент аi	Коэффи-циент нагрузки Кнi	ni**аi*Кнi10-6
Диоды Ключи Конденсаторы Резисторы Микросхемы Разъёмы Индикатор Кварцевые резонаторы Батареи Транзисторы Дроссели Трансформаторы	29 6 74 62 24 7 1 3 2 1 1 1	0.2 0.7 0.1 0.16 0.01 0.1 0.4 0.03 0.5 0.9 0.2 0.15	0.2 0.4 0.5 0.6 0.12 0.4 0.5 0.15 0.2 0.35 0.7 1.0	0.01 0.3 0.2 0.07 0.2 0.1 0.2 0.12 0.01 0.07 0.1 1.0	0.012 0.20 0.74 0.42 0.006 0.028 0.04 0.002 0.002 0.022 0.014 0.15

Суммарная интенсивность отказов определяется по формуле:

,

где m - количество типов изделий.

Время безотказной работы:

Вероятность безотказной работы портативного многоканального микропроцессорного кардиографа вычисляется по формуле:

где t - срок эксплуатации прибора ( около 1000 часов ).

Из расчета можно сделать вывод, что вероятность безотказной работы на 1000 часов равна 0.9984.

Технико-экономическая оценка разработки ПММК

Разработка и оптимизация сетевого графика НИОКР по разработке ПММК

Сетевое планирование НИОКР позволяет оперативно и с высоким качеством выполнять НИОКР и другие работы в заданные сроки. Сетевое планирование уже более 50 лет успешно применяется в США. Родоначальником сетевого планирования являются США.

Перечень работ сетевого графика, их трудоёмкость и количество исполнителей по работам

Перечень работ сетевого графика, их трудоёмкость и количество исполнителей по работам представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Перечень работ сетевого графика

Шифр работ i,j	Содержание работ	Трудоемкость работ, дни	Количество исполнителей, чел.
0,1	Разработка технического задания и выдача его исполнителю	1	2
1,2	Подбор и изучение литературы по теме	2	1
1,3	Патентные исследования	2	1
2,4	Составление отчета по изученной литературе	1	1
3,4	Разработка плана НИОКР	1	1
Шифр работы i,j	Содержание работ	Трудоемкость работ, дни	Количество исполнителей, чел.
4,6	Разработка структурной схемы	5	2
5,7	Согласование с руководителем проекта плана НИОКР	1	2
6,7	Согласование с руководителем проекта структурной схемы	1	2
7,8	Оформление документов на приобретение комплектующих изделий	2	1
7,9	Разработка программного обеспечения	15	2
8,10	Согласование документов для приобретения комплектующих изделий	1	2
9,10	Согласование с руководителем проекта программного обеспечения	2	2
10,11	Разработка принципиальной схемы	4	3
10,12	Разработка конструкторской документации	10	3
11,13	Согласование с руководителем проекта принципиальной схемы	1	3
12,14	Согласование с заказчиком разработанной конструкторской документации	2	3
Шифр работы i,j	Содержание работ	Трудоемкость работ, дни	Количество исполнителей, чел.
13,14	Изготовление опытного образца	3	2
14,15	Испытание опытного образца	2	2
14,16	Согласование с заказчиком опытного образца	1	2
15,17	Согласование с заказчиком результатов испытаний опытного образца	1	2
16,17	Настройка и регулировка опытного образца после испытаний	1	2
17,18	Согласование настройки и регулировки опытного образца	1	3
16,18	Разработка инструкции по эксплуатации	2	2
18,19	Согласование с заказчиком инструкции по эксплуатации	1	2
19,20	Отладка программного обеспечения	2	2
20,21	Согласование отладки программного обеспечения	1	2
21,22	Корректировка конструкторской документации после испытаний опытного образца	4	3
Шифр работы i,j	Содержание работ	Трудоемкость работ, дни	Количество исполнителей, чел.
22,23	Согласование результатов корректировки конструкторской документации с заказчиком и заводом-изготовителем	2	4
23,24	Передача технической документации заводу-изготовителю	3	5

Временные параметры сетевого графика

К временным параметрам сетевого графика относятся:

ранний срок свершения события ;

наиболее поздний срок свершения события ;

полный резерв времени i-го события ;

трудоемкость работы ;

раннее начало работы ;

раннее окончание работы ;

позднее начало работы ;

позднее окончание работы ;

полный резерв времени работы .

Ранний срок свершения i-го события определяется трудоемкостью максимального из путей, предшествующих данному событию, по формуле:

, (5.1)

гдеJ - начальное (нулевое) событие сетевого графика.

Наиболее поздний срок свершения i-го события равен разности между трудоемкостью критического пути и трудоемкостью максимального из последующих за данным событием путей от i-го события до конечного события сетевого графика и рассчитывается по формуле:

, (5.2)

гдеТкр - трудоемкость критического пути;

С - конечное событие сетевого графика.

Полный резерв времени i-го события определяется по формуле:

(5.3)

Зная ранние и поздние сроки свершения событий, временные параметры работ рассчитываются по формулам:

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

Полный резерв времени работы (i, j) рассчитываются по формуле:

(5.8)

Сетевой график НИОКР по созданию портативного многоканального микропроцессорного кардиографа показан в приложении В.

Результаты расчета временных параметров работ сетевого графика представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Временные параметры работ сетевого графика НИОКР прибора.

	Трудоем-кость ра-бот t(i,j), дни	Ранние сроки	Поздние сроки	Полный ре-зерв времени работы Rп(i,j), дни	Количес-тво ис-полните-лей, чел
i	J		tрн(,j)	tро(i,j)	tпн(i,j)	tпо(i,j)
0	1	1	0	1	0	1	0	2
1	2	2	1	3	2	4	1	1
1	3	2	1	3	1	3	0	2
2	4	1	3	4	3	4	0	1
3	4	1	3	4	3	4	0	1
4	5	1	4	5	8	9	4	1
4	6	1	4	5	8	9	4	1
4	6	5	4	9	4	9	0	2
5	7	1	5	6	9	10	4	2
6	7	1	9	10	9	10	0	2
7	8	2	10	12	24	26	14	1
7	9	15	10	25	10	25	0	2
8	10	1	12	13	26	27	14	2
9	10	2	25	27	25	27	0	2
10	11	4	27	31	31	35	4	3
10	12	10	27	37	27	37	0	3
11	13	1	31	32	35	36	4	3
12	14	2	37	39	37	39	0	3
13	14	3	32	35	36	39	4	2
14	15	2	39	41	40	42	1	2
14	16	1	39	40	39	40	0	2
15	17	1	41	42	42	43	1	2
16	17	2	40	42	41	43	1	3
17	18	1	41	42	41	42	0	3
18	19	1	42	43	42	43	0	2
19	20	2	43	45	43	45	0	3
События	Трудоем-кость работ t(i,j), дни	Ранние сроки	Поздние сроки	Полный резерв времени работы Rп(i,j), дни	Количес-тво исполните-лей, чел
i	J		tрн(i,j)	tро(i,j)	tпн(i,j)	tпо(i,j)
20	21	1	45	46	45	46	0	3
21	22	4	46	50	46	50	0	3
22	23	2	50	52	50	52	0	4
23	24	3	52	55	52	55	0	5

Расчет себестоимости и цены проектируемого ПММК

Расчет стоимости основных материалов для изготовления проектируемого портативного ПММК

Данный расчет приведен в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Расчет стоимости покупных комплектующих изделий прибора.

Наименование основных материалов	Характе- ристика материала	Единица измерения	Расход материалов	Цена, руб./ед.изм.	Сумма, руб.
Стеклотекстолит	СФ-2-35 ГОСТ 10316-76	кг	0.4	35	14
Наименование основных материалов	Характе- ристика материала	Единица измерения	Расход материалов	Цена, руб./ед.изм.	Сумма, руб.
Пленочный фоторезист		кг	0.4	80	32
Хлорное железо		л	0.1	80	8
Спирт	ГОСТ 18300-87	л	0.5	40	20
Канифоль	А ГОСТ 19113-76	кг	0.4	15	6
Припой	ПОС-61 ГОСТ 21961-76	кг	1	25	25
Клей	БФ-04 ТУВ-16 880-77	кг	0.1	2.5	0.25
Лак	УР-231 ТУ 6-10863-84	л	0.2	12	2.4
Провод	ПЭТВ-0.15	кг	0.1	75	7.5
Итого с транспортно-заготовительными расходами (20%)	122.65

Расчет стоимости покупных комплектующих изделий

Данный расчет представлен в таблице 5.4

Таблица 5.4

Наименование покупных комплектующих изделий	Тип (модель)	Количес-тво, шт.	Цена, руб./шт.	Сумма, руб.
1. Микросхемы 1.1 Микросхема 1.2 Микросхема 1.3 Микросхема 1.4 Микросхема 1.5 Микросхема 1.6 Микросхема 1.7 Микросхема 1.8 Микросхема 1.9 Микросхема 1.10 Микросхема 2. Конденсаторы 2.1 Конденсатор 2.2 Конденсатор 2.3 Конденсатор 2.4 Конденсатор 2.5 Конденсатор 3. Резисторы 3.1 Резистор 3.2 Резистор 3.3 Резистор 3.4 Резистор 3.5 Резистор 3.6 Резистор 3.7 Резистор	OP200 AD7716BS MC 74ACT AD780AR HCPL4661 ADSP2181 AT76C711 K6T8008 PG12864B HIN202 K10-50-0.1мкФ K10-50-0.18мкФ K10-50-0.22мкФ K10-42-0.18пФ K10-50-0.24мкФ Р1-12-10кОм Р1-12-16кОм Р1-12-22Ом Р1-12-300Ом Р1-12-510Ом Р1-12-330Ом Р1-12-1кОм	5 4 3 1 4 1 1 4 1 1 50 10 3 6 2 13 18 1 3 1 9 14	105 1215 15 150 180 900 240 82.5 1200 45 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7	525 4860 45 150 720 900 240 330 1200 45 35 7 2.1 4.2 1.4 9.1 12.6 0.7 2.1 0.7 6.3 9.8
Наименование покупных комплектующих изделий	Тип (модель)	Коли-чество, шт.	Цена, руб./шт.	Сумма, руб.
4. Диоды 5. Кнопки 6. Разъемы 6.1 Разъем 6.2 Разъем 6.3 Разъем 6.4 Разъем 6.5 Разъем 7. Блок питания	КД522Б КПМ8-4 СНП1-20 СНП1-8 USB tape B СНП1-14 DB9F -	25 6 1 2 1 1 1 1	1 6 21 21 21 21 21 1200	25 36 21 42 21 21 21 1200
ИТОГО с транспортно-заготовительными расходами (20%)	12608.4

Расчет производственной (заводской) себестоимости прибора

Она рассчитывается по формуле:

(5.9)

где - затраты на основные материалы и покупные комплектующие изделия для изготовления прибора, руб.;

М - удельный вес затрат на основные материалы и покупные комплектующие изделия для изготовления прибора, % (М=54.1%).

= 12608.4+122.65=23532.4руб.;

М = 54.2%.

Полная себестоимость прибора определяется по формуле /17/:

CП = СПР + РВН,

где РВН - внепроизводственные расходы, связанные с реализацией (сбытом) приборов, %.

РВН = 0.5-2% от производственной себестоимости.

Цена проектируемого прибора рассчитывается по формуле /17/:

Ц = СП + ПН,

где ПН - нормативная прибыль, руб.;

где - рентабельность изготовления прибора, % ();

C/П = СП - МЗ,

где МЗ - затраты на основные материалы и покупные изделия для изготовления прибора.

МЗ = 12731.05 руб.,

С/П = 23885.38 - 12731.05 =11154.3 руб.

Цена прибора равна:

Ц = 23885.38 + 4461.7 = 28347.08 руб.

Цена прибора с НДС (налогом на добавочную стоимость) - НДС=20%, равна:

Разработанный кардиограф выполняет гораздо больше функций, чем кардиограф выпускаемый в Зеленограде, однако его стоимость дешевле.

Расчет капитальных вложений (ассигнований) в проектирование и внедрение прибора.

Капитальные вложения (ассигнования) в проектирование и внедрение прибора могут быть собственными и заемными (кредиты банков).

В состав капитальных вложений включаются:

затраты на научно-исследовательские и проектно конструкторские работы (НИОКР), включая испытания и доработку прибора;

стоимость (цена) прибора (без НДС) как опытного образца;

расходы на транспортировку прибора до места его промышленных испытаний;

затраты на материалы для монтажных и наладочных работ; зарплата рабочих, занятых монтажными и наладочными работами, накладные расходы, связанные с указанными выше работами;

затраты на приобретение (изготовление) стендов для испытания комплекса.

Затраты на НИОКР включают:

Затраты на материалы для выполнения НИОКР (чертежная, писчая бумага и канцелярские товары.

Основную зарплату научно-технического персонала.

Дополнительную зарплату.

Отчисления от основной и дополнительной зарплаты во внебюджетные фонды (пенсионный фонд, фонды социального страхования, занятости, медицинского страхования).

Накладные расходы.

Затраты на материалы для выполнения НИОКР принимаются в размере 150-200 руб. /17/. Принимаем 170 руб.

Основная зарплата научно-технического персонала рассчитывается по таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Расчет основной зарплаты научно-технического персонала.

Наименование должностей	Числен-ность, чел.	Месячный должностной оклад, руб.	Среднедневная заработная плата, руб.	Количество отработанных дней	Сумма основной заработной платы, руб.
1 Ведущий конструктор	1	1000	45.45	55	2499.75
2 Инженер-конструктор II категории	1	800	36.36	47	1708.92
3 Инженер-метролог	1	800	36.36	42	1527.12
4 Младший научный сотрудник	1	800	36.36	39	1418.04
5 Слесарь электромо-нтажник	1	700	31.82	28	890.96
Итого	8044.79

Дополнительная зарплата определяется по формуле /17/:

где ЗО - основная зарплата, руб.;

ПД - процент дополнительной зарплаты (ПД = 20-25%).

Отчисления от основной и дополнительной зарплаты во внебюджетные фонды рассчитываются по формуле /17/:

где ПВН - процент отчислений во внебюджетные фонды (ПВН = 39%).

Накладные расходы определяются по формуле /17/:

где ПР - процент накладных расходов (80-90%).

Итого затраты на НИОКР равны /17/:

Цена прибора (без НДС) как опытного образца - 28347.08 руб.

Затраты на материалы для монтажных и наладочных работ, зарплата рабочих, занятых монтажными и наладочными работами, накладные расходы, связанные с указанными выше работами, определяются по формуле /17/:

где ПМОН - затраты на монтажные и наладочные работы, % (ПМОН=20-25%).

расходы на испытания опытного образца определяются по формуле /17/:

,

где Писп - процент расходов на испытания опытного образца (Писп=20...25%).

Стенды для испытания прибора приобретать и изготавливать не нужно.

Итого капитальные вложения в разработку и внедрение прибора равны /17/:



Расчет годового экономического эффекта (прибыли) от использования прибора

Годовой экономический эффект (прибыль) рассчитывается по формуле /17/:

где ПН - нормативная прибыль от использования одного прибора, руб.;

NГ - годовая программа выпуска приборов, шт.

Расчет и анализ показателей экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений), связанных с проектированием и использованием прибора

Существует два показателя экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений) в проектирование и внедрение новой техники:

Срок возврата ассигнований (окупаемости капитальных вложений) за счет прибыли (ТВ);

Коэффициент экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений) - ЕИ.

Срок возврата ассигнований (окупаемости капитальных вложений) рассчитывается по формуле /17/:

где К - ассигнования (капитальные вложения) на создание прибора, руб.;

ЭГ - годовой экономический эффект (прибыль) от использования прибора, руб.;

ТН - нормативный срок возврата ассигнований (окупаемости капитальных вложений) за счет прибыли от использования прибора.

Коэффициент экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений) определяется по формуле /17/:

гдеЕН - нормативный коэффициент экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений).

Вывод

Из проведенных выше экономических расчетов видно, что расчетный срок возврата ассигнований (окупаемости капитальных вложений) значительно меньше нормативного (1.4 года6.7 года), расчетный коэффициент экономической эффективности использования ассигнований (капитальных вложений) значительно больше нормативного (0.830.15), следовательно, проектирование и внедрение портативного многоканального микропроцессорного кардиографа экономически целесообразно.