Выбор и анализ базиса исполнения модуля ип/асвк.

При выборе элементной базы предпочтение отдается элементам и устройствам применяемым при производстве других блоков и устройств системы автоматического управления газотурбинной установкой.

Для реализации источника питания была выбрана микросхема TEN 15-2411 фирмы TRACO POWER. Основные технические характеристики микросхемы:

• рабочий диапазон температур от -25 до +71⁰С

• постоянная защита от короткого замыкания

• напряжение изоляции вход/выход 1500 В

• экранированный металлический корпус с изолированной подложкой

• входное напряжение 18-36 В

• входной ток 25 мА

• выходное напряжение 5В

• максимальный выходной ток 3000 мА

• стабилизация выходного напряжения 1%

• температурный коэффициент ±0.02% / ⁰С

Для построения аппарата системы встроенного контроля используется микросхема АТ90S2313 (микроконтроллер). АТ90S2313 - экономичный 8 битовый КМОП микроконтроллер, построенный с использованием расширенной RISC архитектуры AVR. AT90S2313 имеет производительность около 1MIPS на МГц.

AT90S2313 имеет следующие возможности:

• 2кБ загружаемой флэш-памяти;

• 128 байт EEPROM;

• 15 линий ввода/вывода общего назначения;

• 32 рабочих регистра;

• настраиваемые таймеры/счетчики с режимом совпадения;

• внешние и внутренние прерывания;

• программируемый универсальный последовательный порт;

• программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором;

• SPI последовательный порт для загрузки программ;

• два выбираемых программно режима низкого энергопотребления;

• напряжение питания 4 – 6 В;

• напряжение на любом выводе кроме RESET от -1.0 до + 7.0 В.

Для реализации функции контроля питания выбрана микросхема МАХ 707 (супервизор). Данная микросхема позволяет формировать сигнал сброса (RESET) при падении питающего напряжения ниже 4.40 В.

Основанные характеристики микросхемы МАХ 707:

• напряжение питания 0.3 – 6 В;

• входной ток 20 мА;

• выходной ток 20 мА;

• температурный диапазон 0…+70⁰С.

Разработка принципиальной схемы модуля ип/асвк.

Электрическая принципиальная схема приведена на чертеже 8Т5.002.001.

Разъем ХР3 предназначен для связи с универсальным модулем ВВОДА-ВЫВОДА UNIO96-5 и последующей связи с центральным вычислителем системы. Эта связь служит для передачи сигналов с модулей преобразователей GrayHill. Сигнал закрытия стопорного клапана (4IO0) идущий от центрального вычислителя через диодную логику ИЛИ (VD1, VD2) проходит на разъем ХР1. Разъем ХР1 предназначен для связи с объединительной платой TBI16-L.

На контроллер AT90S2313 (DD2) поступают сигналы:

• сигнал SRT – в двунаправленный порт D2 (контакт №6). Альтернативной функцией этого порта является ввод внешних прерываний в контроллер;

• сигнал исправности БЗД, генерируемый центральным вычислителем – в двунаправленный порт D0 (контакт №2);

• сигнал ”метка FMC” – в двунаправленный порт D3 (контакт №3);

• сигналы от задающего кварцевого резонатора – контакты №4 XTAL2 и №5 XTAL1;

• общий провод - контакт №10 GND;

• питание 5 В – контакт №20 VCC.

Котроллером генерируются сигналы:

• сигнал на закрытие стопорного клапана – в двунаправленный порт В4 (контакт №16);

• сигнал исправности БЗД – двунаправленный порт В2 (контакт №14).

Сигнал на закрытие стопорного клапана через диодную логику VD1, VD2 проходит на разъем XP1.

На микросхему МАХ 707 (супервизор DD1) поступают сигналы:

• питание 5 В - контакт 2 VCC;

• общий провод – контакты №3 GND и №4 PFI.

Микросхемой генерируется сигнал RST контакт №8 при падении напряжения питания ниже 4.40 В.

В качестве задающего резонатора используется кварцевый резонатор РПК01-НС-49U 7.3728 МГц (BQ1) имеющий высокую стабильность частоты выходного сигнала.

Основные характеристики резонатора:

• точность настройки ±0.003% при +25⁰С;

• температурная стабильность ±0.005% в диапазоне температур от -20⁰С до +70⁰С.

Согласно требованиям электрического подключения микроконтроллера АТ90S2313 необходимо использование двух конденсаторов номиналом 33пФ. Данные конденсаторы должны быть установлены на выходе кварцевого резонатора.

Основные характеристики конденсаторов C1 и С2:

• номинальная емкость – 33 пФ;

• температурный диапазон от -55⁰С до +125⁰С:

• рабочее напряжение 50В.

Основные характеристики диодов VD1, VD2 используемых для реализации диодной логики ИЛИ:

• максимальное обратное напряжение 50 В;

• максимальный прямой ток 1 А.

Основные характеристики соединителей XP1, XP2, XP3 IDC26-MS

• предельный ток 1А;

• предельное напряжение 500В;

• сопротивление изолятора не менее 1000 Ом;

• температурный диапазон от -40⁰С до +105⁰С;

• количество контактов – 26.

Для реализации блока питания используется микросхема фирмы TRACO POWER TEN 15-2411.

На микросхему TEN 15-2411 поступает внешнее питающее напряжение 24 В и общий провод внешнего питания 0В24. 24 В подается на контакт №1, общий провод на контакт №2. Выходом микросхемы является изолированное от входного напряжения напряжение номиналом 5В. Согласно требованиям электрического подключения микросхемы использованы два конденсатора на входе и выходе микросхемы: С3 и С4. Номинал С3 – 4.7 мкФ, номинал С4 – 10 мкФ.

Основные технические характеристики конденсатора С3:

• номинальная емкость – 4.7 мкФ;

• температурный диапазон от -55⁰С до +125⁰С:

• рабочее напряжение 50В.

Основные технические характеристики конденсатора С4:

• номинальная емкость – 10 мкФ;

• температурный диапазон от -55⁰С до +85⁰С;

• рабочее напряжение 16В.

В качестве соединителей для источника питания используются клеммные соединители фирмы WAGO 236-102.

Основные технические данные клеммных соединителей WAGO 236-102:

• площадь сечения используемого провода – 2.5 мм²;

• максимально допустимый ток – 3А;

• максимально допустимое напряжение – 500В.

Разработка печатной платы и сборочного чертежа модуля ИП/АСВК.

Основным требованием к размеру печатной платы модуля ИП/АСВК является соответствие габаритных и присоединительных размеров плате УФИ 8Т5.104.227.

Размер платы – 98.75 х 72.0.

Класс точности – 4-ый класс точности.

Материал основания – стеклотекстолит СТФ – 2 – 35 – 1.5 ТУ-16-503.161-83.

Расчет диаметров монтажных отверстий проводится по формуле:

d = d_в + 0.2 мм

Диаметр переходных отверстий - 0.8 мм

Диаметр монтажных отверстий для соединителей XP1…XP3, XT1, XT2:

Диаметр выводов d_в = 0.7 мм

Диаметр монтажных отверстий d = 0.9 мм

Диаметр монтажных отверстий для резонатора BQ1 и микросхемы DD3:

Диаметр выводов d_в = 1.0 мм

Диаметр монтажных отверстий d = 1.2 мм

Диаметр контактных площадок:

Для отверстий диаметром 0.8 мм диаметр контактной площадки 1.2 мм.

Для отверстий диаметром 0.9 мм диаметр контактной площадки 1.3 мм.

Для отверстий диаметром 1.0 мм диаметр контактной площадки 1.8 мм.

Первый контакт соединителей XP1, XP2, XP3 обозначен контактной площадкой в виде квадрата размер стороны которого 1.3 мм.

Выбор размеров контактных площадок элементов поверхностного монтажа производился в соответствии с инструкцией 8Т0.005.004 ”Установка элементов на печатные платы изделий народного потребления”.

Ширина печатных проводников.

Для сигнальных цепей – 0.15 мм.

Для цепей питания – 0.7 мм.

Минимальный зазор между проводниками – не менее 0.15 мм.

Трассировка печатной платы ИП/АСВК приведена на чертеже 8Т7.103.001.