НИКС_ЛАБ_1

Санкт – Петербургский государственный электротехнический

университет «ЛЭТИ»

кафедра ИИСТ

Курсовая работа по дисциплине

«Надежность и качество средств ИИТ»

на тему:

«Расчет надежности блока проектируемого измерительного устройства»

Вариант 4-4

Факультет: ИБС

Группа:

Студент:

Преподаватель:

Санкт – Петербург

201

Лабораторная работа №1

Блок 1 – расчет схемы. Автоматизация расчета LabView.

Цель работы: автоматизация алгоритмов расчета надежности для генератора прямоугольных импульсов в среде LabView при различных видах отказов, с возможностью изменения параметров схемы генератора.

Задание на работу: Для заданной схемы блока измерительного устройства (генератора прямоугольных импульсов, рис. 1) обеспечить время безотказной работы (с учетом внезапных и постепенных отказов) в один год с вероятностью P=0.98. Режим работы блока непрерывный круглосуточный. Условия эксплуатации нормальные. В среде графического программирования LabVIEW реализовать блок расчета схемы генератора прямоугольных импульсов.

R₁

ОУ

С

R₃

R₂

U_вых

-

+

Общие сведения:  мультивибратор – это релаксационный генератор, вырабатывающий импульсы почти прямоугольной формы. Он может работать в режиме автоколебаний, либо в ждущем режиме. В режиме автоколебаний он не имеет состояния устойчивого равновесия. При работе мультивибратора в этом режиме существуют два чередующихся состояния квазиравновесия. Состояние квазиравновесия характеризуется сравнительно медленным изменением токов и напряжений, приводящих к некоторому критическому состоянию, при котором создаются условия для скачкообразного перехода мультивибратора из одного состояния в другое. Период колебаний при этом зависит от параметров схемы. В ждущем режиме мультивибратор имеет состояние устойчивого равновесия и состояние квазиравновесия. Переход из первого во второе происходит в результате воздействия внешних запускающих импульсов, а возвращение в устойчивое состояние  - самостоятельно по истечении некоторого времени, зависящего от параметров схемы. Описание схемы:

В момент t=0 включается источник питания ИОУ. При этом начинает возрастать , а следовательно, и напряжение, снимаемое с делителя R1, R2 и поданное на вход , что вызывает дальнейшее увеличение выходного напряжения , т.е. происходит лавинообразный процесс, в результате которого  скачкообразно возрастает до значения  (это первое состояние квазиравновесия), а- до значения , где

Напряжение  при этом практически не изменяется и равно нулю.

С увеличением t за счет заряда конденсатора через резистор увеличивается напряжение  по экспоненциальному закону до значения Е.

В момент времени  . При этом уменьшается лавинообразно, меняя полярность на противоположную. В результате окончания этого лавинообразного процесса , а  .

Конденсатор начинает разряжаться через резистор и стремится перезарядиться до напряжения   .

В момент, когда при перезагрузке конденсатора напряжение  достигает значения  , вновь возникает регенеративный процесс, завершающийся переключением схемы во второе состояние квазиравновесия.

Таким образом, периодически происходит переход из одного состояния квазиравновесия в другое.

Расчет схемы.

_R2 U_R1 = 1.667

U_R2 = 1.667

U_R3 = 8.333

U_e = 8.333

U_R2 = U_v – U_e U_c = 8.333

I₁ = 5.556 * 10^-4

I₂ = 6.944 * 10^-4

I₃ = 6.944 * 10^-4

P₁ = 9.259 * 10^-4

P₂ = 1.157 * 10^-3

P₃ = 5.787 * 10^-3

F= 1.782 *10³

Рассчитаем схему с использованием разработанного ВИ в LabView.

Расчеты совпадают.

Рассчитаем минимальное и максимальное значения частоты генерации F, считая, что указанная в задании относительная погрешность всей схемы, т. е. относительная погрешность F.

Выбор элементов:

Для удобства монтажа и трассировки платы. Выбираем элементы C1, R1, R2, R3. Как навесные элементы, а ОУ как элемент поверхностного монтажа.

Операционный усилитель следует выбрать с двух полярным питанием, для создания импульсов, как с положительной, так и с отрицательной амплитудой. Выбираем КР544УД1А. Корпус типа  DIP8. Применяются при создании видеоусилителей, импульсных усилителей, усилителей фотоприемников, генераторов высокочастотных колебаний. 

Резисторы и конденсаторы следует выбирать по номиналу из условия, что приподстановки в формулу для частоты генерации элементов с максимальной погрешностью, значение частоты не выйдет за границы и , так же следует учитывать нагрузку на них.

Допустим ;

тогда, подставив в формулу для F значения сопротивлений и емкости в соответствии с этой погрешностью, получим:

- лежит в интервале ()

- лежит в интервале ()

Так как полученные значения лежат в интервале [следовательно, выбранные элементы нам подходят.

R1 - C1-4-0,062 Вт 5% 3 кОм ±1%

R2 - C1-4-0,062 Вт 5% 2.4 кОм ±1%

R3 - C1-4-0,062 Вт 5% 12 кОм ±1%

С1 – К10-17Б М150 5 0.039 мкФ ±2%

МС- МС100-50805