Теоретичні основи побудови мікропроцесорної інформаційно-вимірювальної системи контролю параметрів мікроклімату на поліграфічному виробництві

Abstract

У статті розглянуто теоретичні засади побудови мікропроцесорної інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) контролю параметрів мікроклімату на поліграфічному виробництві. Проведено аналіз впливу температури та відносної вологості повітря на якість поліграфічної продукції: встановлено, що відхилення вологості понад ±5 % ВВ спричиняє лінійне розширення паперу до 0,5 % та порушення суміщення фарб до 0,3 мм, а відхилення температури на ±3 °C змінює оптичну густину відбитку на 0,05–0,10 D, що виходить за межі допуску ISO 12647-2. Розглянуто структуру ІВС, що включає первинні перетворювачі, АЦП (12–16 біт), канали передачі даних та програмні засоби обробки інформації. Описано фізичні принципи роботи ємнісних перетворювачів вологості та резистивних перетворювачів температури. Запропоновано математичну модель вимірювального каналу з оцінюванням невизначеності за методологією GUM та методи статистичної обробки на основі контрольних карт Шухарта, що дозволяють підвищити достовірність результатів вимірювань на 20–30 %. Наведено порівняльні характеристики цифрових сенсорів SHT31, DHT22, BME280, HTU21D та AM2301 за діапазонами вимірювання, похибками та інтерфейсами. Обґрунтовано доцільність триярусної розподіленої ІВС на базі STM32/MQTT/InfluxDB з візуалізацією у Grafana. Сукупна стандартна невизначеність каналу температури не перевищує 0,18 °C (k = 1), що відповідає вимогам ДСТУ ISO 10012 та ISO 12647-2. Впровадження системи дозволяє знизити кількість браку продукції на 35–45 %. Визначено перспективи інтеграції методів машинного навчання для прогнозування відхилень мікроклімату.