Дипломы2 / Диплом(мои наработки) / Отчет по УФИ Итог Декабрь

Отчет по УФИ

Цель работ

Основными причинами для постановки задачи на разработку новой платы УФИ 8Т5.104.227 были следующие :

необходимость измерения выбега ГТД

улучшение технологичности ( отказ от микросборок )

необходимость гальванической развязки

В ходе проектирования были выполнены следующие работы :

Проведен анализ места и функций УФИ в канале измерения частоты вращения двигателя

сбор сведений по данной тематике ,изучение технической документации и литературы

определены технические требования на разработку УФИ

предложено нескольких схемотехнических вариантов построения УФИ

обоснование выбора элементной базы

выбор и расчет элементов схем для различных вариантов

проведено исследование предварительных вариантов УФИ в системе моделирования Micro-Cap v5.01

комплектация макетов

выполнено макетирование для как минимум 3 вариантов

отладка схемы , подбор и настройка параметров схемы

( Kус,fнч1, U пор.гист, динамические характеристики и т.д. )

снятие экспериментальных характеристик по помехоустойчивости для различных вариантов УФИ( некоторые результаты приведены в Приложении 1 )

анализ и сопоставление полученных экспериментальных результатов с расчетными

определены критериальные приоритеты для показателей качества исследуемых различных плат УФИ

проведен сравнительный анализ для различных вариантов УФИ выбор и обоснование лучшего варианта

по результатам макетирования были внесены изменения в окончательную схему и уточнены параметры элементов

оформление схемы электрической принципиальной ( Э3 ) и перечня элементов ( ПЭ )

определение технических требований на конструктивное исполнение и разводку платы УФИ

компоновка, размещение элементов , трассировка

разводка платы

выпуск конструкторской документации : сборочный чертеж, спецификация, технологические чертежи

выпуск задания на изготовление 4-х плат

изготовление плат

комплектация первых 4-х плат УФИ 8Т5.104.227

На момент времени 23.11.2000 необходимо еще выполнить :

сборку , монтаж и наладку первых 4-х плат УФИ 8Т5.104.227

выпуск конструкторской документации : чертеж компоновки модуля

удостовериться в правильности функционирования схемы

вынести заключение о успешном завершении работ

Общие характеристики и принципы построения

УФИ 8Т5.104.227

Усилитель-формирователь импульсов ( УФИ ) предна-значен для первичного преобразования входного синусоидального сигнала от магнитоиндукционных датчиков частоты вращения . Выходным сигналом для УФИ является дискретный сигнал с амплитудой ТТЛ- уровня с частотой и фазой входного сигнала .

Общая структура построения УФИ 8Т5.104.227 удовле-творяет принципу модульности(на плате 2 измерительных канала). Требуемое количество измерительных каналов набирается путем компоновки нескольких модулей УФИ .

При выборе элементов схемы имело место применение самого современного базиса , отвечающего самым высоким требованиям с перспективой на ближайшие 10..20 лет.

Кроме того , в качестве элементного базиса платы УФИ 8Т5.104.227 применены только зарубежные широко распространенные комплектующие типа «industrial standard» , ввиду чего было обеспечено выполнение условия технологической независимости ( каждый элемент платы УФИ 8Т5.104.227 имеет не менее 3-х независимых производителей ) . Применены комплектующие от фирм AD ( допускается замена на BB ) , QT, Wago, Traco и др.

В качестве конструктива платы УФИ принят стандартный открытый корпус ( UMK Phoenix Contact ) с креплением на DIN-рельс .

На плате предусмотрена возможность подсоединения экрана от линии связи к внутренней изолированной общей точке питания ( рекомендуется ) .

На плате УФИ 8Т5.104.227 предусмотрен разъем под плоский кабель для подключения к UNIO-96-5 .

В целях повышения виброустойчивости для подсоединения внешних проводов применены пружинные клемники ( Wago ).

Кроме того предусмотрена возможность подсоединения дополнительного внешнего модуля для диагностики обрыва и КЗ в линии связи .

Технические характеристики платы УФИ 8Т5.104.227

Количество частотных каналов	-	2
Входной сигнал :	-
Допустимый частотный диапазон	-	0,01 .. 100,0 кГц
Допустимая величина	-	до 70,0 В
Защита входных цепей	-	соответствует стандартам IEC 1000-4-2, IEC 1000-4-4
Входное сопротивление УФИ	-	не менее 2,0 кОм
Выходной сигнал	-	TTL-совместимый
Время фронтов	-	не более 40 нс
Гальваническая развязка вход/выход	-	до 2,5кВ
Коэффициент ослабления синфазного сигнала ( при fвх = 1,0 кГц )	-	не менее 56 дБ
Напряжение питания	-	от источника постоянного тока напряжением +5,0 В
Ток потребления	-	не более 35 мА
Температурный диапазон	-	-20..+70 0С
Конструктивное исполнение	-	настенное ,шкафное
Степень защиты	-	IP20
Вибростойкость	-
Габаритные размеры	-	20 x 95 x 72 мм
Масса	-	не более 150 г

Оценочная себестоимость платы УФИ - не более 74 US$ .

Заключение

Применение платы УФИ 8Т5.104.227 позволяет решить задачи , обозначенные в подразделе « Цели работ » .

Кроме того , как видно из результатов проведенной многокритериальной оптимизации , новая плата УФИ 8Т5.

104.227 имеет наиболее высокий показатель качества ( = 545,0 ) и следовательно в большинстве случаев применения в сфере промышленной автоматики имеет предпочтение перед другими вариантами УФИ .

Приложение 1

Результаты исследования плат УФИ

Табл.1 Результаты определения порогов гистерезиса макета платы УФИ 8Т5.104.227 ( для различных настроек ПОС ) .

		Пороги гистерезиса U ПОР.ЭФФ , В
№ п/п	Частота вх. сигнала f ВХ , Гц	R ПОС1	R ПОС2 (занижение 1)	R ПОС3 (занижение2)
1	10	0,367	0,068	0,029
2	100	0,360	0,065	0,029
3	500	0,350	0,067	0,027
4	1000	0,330	0,070	0,036
5	3000	0,459	0,095	0,043
6	6000	0,747	0,153	0,057
7	8000	0,929	0,191	0,076
8	10000	1,120	0,240	0,093
9	14000	1,542	0,334	0,127
10	20000	2,136	0,483	0,178
11	30000	3,237	0,700	0,272

Табл.2 Результаты испытаний на помехоустойчивость макета платы УФИ 8Т5.104.227 (U _ПОМ = F ( F_ВХ ; U_ВХ ;

F_ПОМ = 1 кГц ;=20 мкс , канал N1 )) [ В ] .

№ п/п	Частота вх. сигнала f ВХ , Гц	Амплитуда помехи U ПОМ при значениях вх.сигнала UВХ.ЭФФ ,В
		2В (занижение1)	2,0 В	4,0 В
1	10 Гц	12	і 62	і 62
3	100 Гц	24	і 62	і 62
4	500 Гц	40	і 62	і 62
5	1000 Гц	43	і 62	і 62
6	3000 Гц	50	і 62	і 62
7	7000 Гц	і 62	і 62	і 62
8	10000 Гц	і 62	58	і 62
9	14000 Гц	і 62	27	і 62
10	20000 Гц	51	-	49
11	30000 Гц	28	-	18

Приложение 1

Результаты исследования плат УФИ

Сравнительный анализ различных вариантов УФИ проводим используя математический аппарат многокритериальной оптимизации .

Условно примем : max = 20 ; max = 10 . Весовые функции и критериальные оценки качества для каждого i-ого варианта УФИ расставлены исполнителем исходя из накопленного практического опыта и теории . Интегральный показатель качества Wi для i-го варианта УФИ определяется как :

Критериальные оценки расставлены исходя из ограничений : УФИ предназначена для наземного применения в составе САУ энергетических газотурбинных установок ( Tокр.ср = -20..+70 ⁰С , относительно низкие вибрации и перегрузки , применение в составе блоков с защищенными условиями окр.ср. : отсутствие конденсата влаги , запыленности и т.д. ) .

Результаты сравнительного анализа приведены в табл.3 .

Табл.3. Результаты сравнительного анализа .

		i	1	2	3	4
j	Наименование критерия	Вес. функц.	Плт. УФИ 8Т5.104. 186 «СТАР»	Плт. УФИ 8Т5.129. 034 «СТАР»	Плт. УФИ Б-15.637. 60-03 «Система-Сервис»	Плт. УФИ 8Т5.104. 227 «СТАР»
1	Помехоустойчивость	20	8	2	7	9
2	Гальваническ. развязка	7,5	0	1	7	9
3	Возможность измерения выбега	5	3	10	10	10
4	Надежность	7,5	10	6	7	8
5	Себестоимость ( ® min )	10	2	9	8	6
6	Технологи-чность	7,5	1	6	8	7
7	Конструктив. исполнение	5	5	7	6	8
8	Сервис	5	5	3	6	7
	Суммарный показатель	max = 675,0	327,5	327,5	512,5	545,0