Режим работа
Режим РАБОТА является основным эксплуатационным режимом, в который прибор автоматически входит при включении питания. В данном режиме производится опрос входных датчиков с вычислением по полученным данным текущих значений измеряемых величин и отображением их на цифровом индикаторе и выдачей необходимых сигналов на выходные устройства.
В процессе работы прибор контролирует исправность входных датчиков и, в случае возникновения аварии по входу, сигнализирует об этом миганием светодиода соответствующего канала измерения «I» или «II» и выводом на цифровой индикатор сообщения, соответствующего аварийной ситуации. Аварийная ситуация возникает при выходе измеряемой величины за допустимый диапазон контроля или при выходе из строя датчика (обрыв или короткое замыкание термометров сопротивления, обрыв термопары или унифицированного датчика.
Режим программирование
Режим ПРОГРАММИРОВАНИЕ предназначен для задания и записи в энергонезависимую память прибора требуемых при эксплуатации программируемых параметров. Заданные значения параметров сохраняются в памяти прибора при отключении питания.
Вход в режим ПРОГРАММИРОВАНИЕ осуществляется нажатием и удерживанием кнопки не менее 3 сек. Последовательность процедуры программирования прибора приведена на рисунках 4.1 и 4.2.
Для защиты программируемых параметров от несанкционированного изменения рабочих режимов в приборе служит параметр секретности b0-0, в котором устанавливается запрет на изменение параметров. При установленном запрете разрешается только просмотр ранее заданных значений параметров. Доступ к параметру секретности осуществляется только через код 246.
Рисунок 4 – Последовательность работы с прибором при задании параметров .
Рисунок 5 - Последовательность работы с прибором при задании параметров.
2 Расчет надежности стандартного устройства автоматизации.
Вычесления, необходимые для нахождения составляющих модели расчета
Для конденсаторов
Кр = A[(Kн/ NS)H+1]e[B((tокр+273)/ NT)G]
Кр = 3.59*10-2[(0.6/0.55)5.9+1]*e*[4.09((20+273)/358)5.9] = 0.2368
Кс = 0.2С0.23 = 0.098
Для конденсаторов математическая модель выглядит следующим образом:
λэ = λб Кр Кс Кэ Кп
λэ = 0.173*10-6*0.2368*0.098*1*3 = 0.02*10-6
Так как λэ вычисленна для одного элемента, вычисляем λэ для всего кол-ва конденсаторов по следующей формуле, где n - число элементов данной группы:
λ∑ = λэ*n
λ∑ = 0.02*10-6*8 = 0.16*10-6
Для интегральных микросхем
Для логического элемента И
КИС = ANS;
где А и S - постоянные коэффиценты модели;
N - колличество эелементов в ИМС или бит.
КИС = 0.336*10,288 = 0.336
Кt = е(В(tокр - 25));
где В - константа, зависящая от функционального назначния ИМС.
tокр - температура окружающей среды.
Кt = е(0.021(20-25)) = 0.2854
Для интегральных микросхем математическая модель выглядит следующим образом:
λэ = λб Кt КИС Ккорп Кv Кэ Кп.
λэ = 0.023*10-6*0.2854*0.336*1*1*1*5.5 = 0.0121*10-6
Так как λэ вычисленна для одного элемента, вычисляем λэ для всего кол-ва логических элементов И по следующей формуле, где n - число элементов данной группы:
λ∑ = λэ*n
λ∑ = 0.0121*10-6*4=0.0484*10-6
Для микроконтролера PIC16F628a
КИС = ANS;
где А и S - постоянные коэффиценты модели;
N - колличество эелементов в ИМС или бит.
КИС = 0.336*10,288 = 0.336
Кt = е(В(tокр - 25));
где В - константа, зависящая от функционального назначния ИМС.
tокр - температура окружающей среды.
Кt = е(0.021(20-25)) = 0.2854
λэ = 0.023*10-6*0.2854*0.336*1*1*1*5.5 = 0.0121*10-6
Так как микроконтролер PIC16F628a всего один, дальнейших вычислений не требуется.
Для операционного усилителя КР1561ПР1
КИС = ANS;
где А и S - постоянные коэффиценты модели;
N - колличество эелементов в ИМС или бит.
КИС = 0.336*10,288 = 0.336
Кt = е(В(tокр - 25));
где В - константа, зависящая от функционального назначния ИМС.
tокр - температура окружающей среды.
Кt = е(0.021(20-25)) = 0.2854
λэ = 0.023*10-6*0.2854*0.336*1*1*1*5.5 = 0.0121*10-6
Так как операционный усилитель всего один, дальнейших вычислений не требуется.
Для диодов
Кр=Аехр[Nт/273+tокр+∆tKH+(273+tокр+∆tKH/T M)L]
К р=44.1025ехр[-2138/273+25+150*0.3+(273+25+150*0.3/448)17.7]
Кр=230.3
Для диодов математическая модель выглядит следующим образом:
λэ=λб*Кр*Кф* Кд*Кu*Кэ*Кп
λэ=0.091*10-6*230.3*1*0.8*0.65*0.35*1=3.81*10-6
Так как λэ вычисленна для одного элемента, вычисляем λэ для всего кол-ва диодов по следующей формуле, где n – число элементов данной группы:
λ∑ = λэ*n
λ∑ = 3.81*10-6*12=45.72*10-6
Для резисторов
Кр = Ае[B((tокр+273)/NT)G]e{[(Kн/ NS)((tокр+273)/273)J]H}
Кр = 0.26e[0.5078((20+273)/343)9.278]e{[(0.7/0.878)((20+273)/273)1]0.886}= =0.1266
Для резисторов математическая модель выглядит следующим образом:
λэ = λб* Кр *Кр *КΔ* Кэ* Кп
λэ = 0.044*10-6*0.1266*0.7*2*1*3 = 0.0234*10-6
Так как λэ вычисленна для одного элемента, вычисляем λэ для всего кол-ва резисторов по следующей формуле, где n - число элементов данной группы:
λ∑ = λэ*n
λ∑ = 0.0234*10-6*10=0.234*10-6
Для трансформатора
Кр=Аехp[(tm+273/Tm) G]
Kp=0.81exp[(45.35+273/329) 15.6]
Kp=20.26
Для трансформатора математическая модель выглядит следующим образом:
λэ=λб*Кр*Кэ*Кп
λэ=0.0035*10-6*20.26*1*0.2=0.014*10-6
Так как трансформатор всего один, дальнейших вычислений не требуется.
Для транзистора
Кр = Ае[NT/(273+ tокр+ΔtKн)+((273+ tокр+ΔtKн)/Тм)L]
где А, NT, Тм, L, Δt - константы модели;
Kн - коэффицент электрической нагрузки.
Кр = 5.2*е*[-1162/(273+20+150*0.6)+((273+20+150*0.6)/448)13,8] = =37.477
Для транзистора математическая модель выглядит следующим образом:
λэ = λб Кр Кф Кд Кu Кэ Кп
λэ = 0.044*10-6*37.477*1.5*1*1.04*1*5 = 12.8621*10-6
Так как транзистор всего один, дальнейших вычислений не требуется.
Для пьезоэлектрического резонатора
Kt=exp[0.017(tокр-25)]
Kt=exp[-0.085]
Kt=0.23
Для пьезоэлектрического резонатора математическая модель выглядит следующим образом:
λэ=λб*Kt*Kэ*Kп
λэ=0.026*10-6*0.23*1*0.7=0.004*10-6
Так как пьезоэлектрический резонатор всего один, дальнейших вычислений не требуется.
Эксплутационную интенсивность отказов для измерителя миропроцессорного двухканального 2ТРМ0 расчитываем по следующей формуле:
λэ общ. = λ∑1+ λ∑2+ λ∑3+ λ∑4+ λ∑5+ λ∑6
λэ общ. =(0.16+0.0484+0.0121+0.0121+45.72+0.234+0.014+12.86+0.004)*10-6=
=59.0646*10-6
Вероятность безотказной работы рассчитываем исключительно для прибора по формуле:
Р(t) = e(-λэ общ.* t)
где t - заданное время работы прибора.
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*10) = 0.9994
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*100) = 0.9941
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*1000) = 0.9426
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*5000) = 0.7442
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*10000) = 0.5539
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*20000) = 0.3068
Р(t) = e(-59.0646*10^-6*50000) = 0.0521
Строим график вероятности безотказной работы измерителя миропроцессорного двухканального 2ТРМ0
Рисунок 1 - График вероятности безотказной измерителя миропроцессорного двухканального 2ТРМ0
Логический анализ работы безотказной измерителя миропроцессорного двухканального 2ТРМ0
NE555-Прецизионный таймер предназначен для работы в прецизионных времязадающих цепях и может производить точные временные задержки или колебания. В режиме временной задержки или в моностабильном режиме временной интервал задается одним внешним резистором или конденсатором.
Пороговый уровень и уровень переключения располагаются в двух третях и одной трети от напряжения питания соответственно. Эти уровни могут быть изменены, путем изменения напряжения на выводе управления. Когда на вход trigger подается сигнал низкого уровня, таймер срабатывает и подает на вывод output высокий уровень напряжения. Если уровни сигналов на выводах trigger и threshold выше порогового уровня то триггер срабатывает и устанавливает низкий уровень напряжения на выводе output. Вывод reset (сброс) может переопределить значения напряжения на всех других выводах, чтобы запустить новый цикл синхронизации. Когда на вывод reset подается низкий уровень напряжения, триггер сбрасывается и устанавливает на выводе output тоже низкий уровень напряжения. Когда на выходе устанавливается низкий уровень, вывод discharge (разряд) замыкается через низкоомный канал на землю.
Выходная цепь способна поддерживать ток до 200 мА. Может работать с напряжением питания от 5 В до 15 В. При напряжении питания 5 В уровни напряжения на выходах совместимы с ТТЛ-входами.
На входе расположен резистивный делитель напряжения, который формирует два опорных напряжения для прецизионных компараторов. Выходные контакты компараторов поступают на следующий блок – RS-триггер с внешним выводом для сброса, а затем на усилитель мощности. Последним узлом является транзистор с открытым коллектором, который может выполнять несколько функций, в зависимости от поставленной задачи.
Рекомендуемое напряжение питания для ИМС типа NA, NE, SA лежит в интервале от 4,5 до 16 вольт, а для SE может достигать 18В. При этом ток потребления при минимальном Uпит равен 2–5 мА, при максимальном Uпит – 10–15 мА. Некоторые ИМС 555 КМОП-серии потребляют не более 1 мА. Наибольший выходной ток импортной микросхемы может достигать значения в 200 мА. Для КР1006ВИ1 он не выше 100 мА.
Расположение и назначение выводов
NE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное. Условное графическое обозначение таймера представляет собой прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов). Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подключается к минусу питания устройства.
Запуск (TRIG). Подача импульса низкого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и появлению на выходе сигнала высокого уровня, длительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С.
Выход (OUT). Высокий уровень выходного сигнала равен (Uпит-1,5В), а низкий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
Сброс (RESET). Данный вход имеет наивысший приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на остальных выводах. Для разрешения запуска необходимо, чтобы на нем присутствовал потенциал более 0,7 вольт. По этой причине его через резистор соединяют с питанием схемы. Появление импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
Контроль (CTRL). Как видно из внутреннего устройства ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие внешнего воздействия выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL управляющий сигнал, можно получить на выходе модулированный сигнал. В простых схемах он подключается к внешнему конденсатору.
Останов (THR). Является входом первого компаратора, появление на котором напряжения более 2/3Uпит останавливает работу триггера и переводит выход таймера в низкий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (кроме КР1006ВИ1).
Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. Обычно к переходу коллектор-эмиттер подключают времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор находится в открытом состоянии. Реже используется для наращивания нагрузочной способности таймера.
Питание (VCC). Подключается к плюсу источника питания 4,5–16В
Для работы в моностабильном режиме любой из таймеров этой серии может быть подключен как показано на рисунке
Осцилограмма для ступенчатого режима представлена на рисунке
Проектирование устройства диагностики измерителя миропроцессорного двухканального 2ТРМ0
Для построения некоторых цифровых устройств нужен генератор ступенчатого напряжения (ГСН). Он состоит из генератора импульсного напряжения (ГИН), счетчика (СЧ), который подсчитывает импульсы и передает их в регистр Р. С регистра число импульсов в двоичном коде поступает в цифро – аналоговый преобразователь (ЦАП), который создает на выходе напряжение, которое соответствует числу, записанному в регистр.
После подключения схемы ГИН начинает вырабатывать импульсы, которые подсчитываются счетчиком и через регистр поступают ко входу ЦАП. Поскольку после прихода каждого четвертого импульса число в регистре увеличивается на единицу, на выходе после каждого импульса напряжение будет увеличиваться, допустим на один вольт. Так что выходная величина будет иметь вид ступенек .В генераторе также предусмотрена возможность иметь последовательность входных импульсов еще на одном выходе.
Вывод
В данной курсовой работе я спроектировал устройство диагностики измерителя микропроцессорного двухканального и изучил принцип его работы, рассчитал надежность устройства 2РМ0.
Список литературы
Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики
Сибикин Ю.Д. Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий (5-е издание, 2002)
http://rudatasheet.ru/datasheets/ne555
http://www.owen.ru/catalog/izmeritel_dvuhkanal_nij_oven_2trm0/opisanie
http://elenergi.ru/generatora-stupenchatogo-napryazheniya.html