Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
курсовая работа / Автоматизированная система балансировки роторов вариант 22.doc
Скачиваний:
46
Добавлен:
15.02.2014
Размер:
692.74 Кб
Скачать

3. Подбор элементов и расчет надежности.

Подберём следующие элементы:

- АЦП PCL-818L;

- плата дискретного ввода-вывода PCL-725;

- фотодатчик МикРА Ф2;

- датчики силы АС20 и АВ02.

АЦП PCL-818L.

Основные характеристики

  • 16 аналоговых входов с общим проводом или 8 дифференциальных аналоговых входов

  • 12 бит АЦП, базовая точность 0.01%

  • Программируемый коэффициент усиления по каждому каналу

  • Автоматическое сканирование входных каналов с использованием DMA

  • 16 дискретных входов и 16 дискретных выходов

  • Один канал ЦАП: 12 бит

  • Программируемая схема запуска/счетчик

  • Драйверы для DOS, Windows (DLL) и Windows 95/98/NT в комплекте

  • Программная поддержка со стороны пакетов Genie, VisiDAQ, ActiveDAQ, LabVIEW и др

  • Условия эксплуатации:

  • Диапазон рабочих температур: 0 ... +50°С

  • Диапазон температур хранения: -20 ... +65°С

  • Относительная влажность воздуха: 5 ... 95% без конденсации влаги

Аналоговые входы

  • Количество каналов: 16 с общим проводом или 8 дифференциальных

  • Разрешение: 12 бит

  • Диапазон входного напряжения: управляется программно

  • Автоматическое сканирование каналов

  • Запуск: программный, от встроенной схемы запуска или внешний

  • Передача данных: по команде программы, по прерыванию (IRQ2 - IRQ7), по каналу DMA (1-й или 3-й каналы)

  • Входное сопротивление: 10 МОм

  • Допустимая перегрузка по входу: ±30 В

Аналоговые выходы

  • Количество каналов: 1 с двойной буферизацией

  • Разрешение: 12 бит

  • Диапазон выходного напряжения с внутренним опорным сигналом: 0 ...+5 В, 0 ...+10 В с внешним опорным сигналом: 0 ...+10 В, 0 ...-10 В

Дискретный ввод/вывод

  • Количество каналов: 16 входов, 16 выходов (ТТЛ совместимые уровни)

  • Входное напряжение: логического "0":не более 0.8 В логической "1": не менее +2 В

  • Потребление по входу: логического "0": не более 0.4 мА логической "1": не более 0.05 мА

  • Выходное напряжение: логического "0": не более 0.4 В, логической "1": не менее +2.4 В

  • Нагрузочная способность: логического "0": 8 мА, логической "1": 0.4 мА

Счетчик/таймер (8254)

  • Синхрогенератор: 32-разрядный с опорной частотой 10 МГц или 1 МГц

  • Диапазон генерируемых частот: 2.5 МГц ... 0.00023 Гц

  • Счетчик: один 16-разрядный счетчик с временной базой 100 кГц

Плата дискретного ввода-вывода PCL-725.

Основные характеристики

  • Порты ввода/вывода: область из 2 портов ввода/вывода в диапазоне 200h ... 3F8h

  • Внешние соединители: один DB-37 розетка

  • Размеры: 147х100 мм

  • Питание: +5 В, 200 мА (макс.); +12 В, 270 мА (макс.)

  • Диапазон рабочих температур: 0 ... +60°С.

  • Диапазон температур хранения: -20 ... +70°С

  • Относительная влажность воздуха: 5 ... 95% без конденсации влаги

Изолированный дискретный ввод

  • Количество каналов: 8

  • Тип оптрона: 4N25

  • Диапазон входного напряжения: 5 ... 24 В

  • Входное сопротивление: 560 Ом, 1 Вт

  • Входное устройство: компаратор напряжения

  • Пороговое напряжение: 1.5 В (регулируемое)

  • Напряжение пробоя: 300 В

Релейный выход

  • Количество каналов: 8

  • Тип реле: с переключающим контактом

  • Тип контактов: каналы с 0 по 3 - нормально замкнутые или нормально разомкнутые, каналы с 4 по 7 - только нормально разомкнутые

  • Нагрузка: переменный ток до 120 В, 0,5 А; постоянный ток до 30 В, 1 А

  • Напряжение пробоя: не менее 300 В

  • Время замыкания: 5 мс

  • Время размыкания: 5 мс

  • Общее время переключения: 10 мс

  • Сопротивление изоляции: не менее 100 МОм

  • Ресурс: не менее 500 000 срабатываний при нагрузке 110 В, 0.3 А (переменный ток) или 24 В, 1.25 А (постоянный ток)

  • Управляющий сигнал реле: +12 В, ток потребления 33 мА на каждое реле

Фотодатчик МикРА Ф2.

1). Длина волны излучаемого оптического сигнала, нм

950

2). Оптимальное расстояние до объекта, мм

1 - 10

3). Минимальные размеры управляющего объекта не более, мм

4х8

4). Время срабатывания, мс

2

5). Максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор выходного транзистора, В

40

6). Максимальный ток нагрузки, мА

100

7). Напряжение питания постоянного тока, В

18-27

8). Потребляемая мощность не более, Вт

0,5

9) Размер присоединительной резьбы на корпусе

М17х1

10). Габаритные размеры (с гайками) не более, мм

90х25х25

11). Длина кабеля не менее, м

1,5

Датчик силы АС20.

Емкость

пФ

~35

Сопротивление изоляции

МОм

1 000

Диапазон силы

Н

-1 000 ...+5 000

Частота резонанса

kГц

>20

Относительная поперечная чувствительность

%

<5

Операционный температурный диапазон

°С

-60 ... +200

Чувствительность к температурному изменению

Н/°С

<0.05

Основная чувствительность напряжения

Н·м/мм

<0.05

Материал

Сталь

Вес

гр.

23 (14)

Эффективная инерционная масса пъезоэлемента

гр.

5 (3)

Эффективная инерционная масса у основания пъезоэлемента

гр.

17 (10)

Датчик силы АВ02

Фактор увеличения

10±3%*3

Входное сопротивление

МОм

500

Входная емкость

пФ

<6

Сопротивление выхода

Ом

<500

Сопротивление груза

kОм

>100

Диапазон частоты на уровне -3 децибелов (во входной емкости Сin =1000 пФ)

кГц

0.5 ...105

Среднеквадратичная шумовая ценность напряжения до входа (в Сin=1000 пФ)

µВ

<3

Макс. операционная ценность напряжения выхода (в нелинейном факторе искажения <10 %)

В

±5

Отклонение фактора увеличения в пределах температурного диапазона - 40 °С … +125 °С

%

4,5

Постоянный уровень напряжения выхода

В

+9...13

Электропитание

ток

напряжение

мА В

2...20 22...30

Вес

гр.

55

Все данные об элементах, содержащихся в системе, сведем в таблицу.

Таблица 1.

Наименование

Тип

Время наработки на отказ, ч.

1

Датчик силы

АС20

5,8·106

2

Датчик силы

АВ02

2,5·106

3

АЦП

PCL-818L

2,1·105

4

Плата дискретного ввода вывода

PCL-725

2,5·106

5

Фотодатчик

МикРА Ф2

1,5·104

6

Тактовый генератор

2·107

7

Источник питания (ИВЭП)

NFS80-7602K

7·105

8

Устройство связи

1,5·105

9

Персональный компьютер

Pentium III 400 MHz

5·104

Рассчитаем интенсивность отказа каждого элемента.

, где Т – время наработки на отказ.

Рассчитаем суммарную интенсивность отказа.

Преобразуем данную структурную схему системы в последовательно – параллельную структурную схему:

ИВЭП

ОУ

АС20

ФД

АВ02

АС20

АС20

АС20

УС

АВ02

АВ02

АВ02

ТГ

ПК

PCL-

-725

PCL-

-818L

ИВЭП – источник питания.

ОУ – объект управления.

ФД – фотодатчик МикРА Ф2.

АС20 – датчик силы.

АВ02 – датчик силы.

УС – устройство связи.

ТГ – тактовый генератор.

PCL-725 – плата дискретного ввода вывода.

PCL-818L – аналого – цифровой преобразователь.

ПК – персональный компьютер.

Из структурной схемы видно, что все элементы включены последовательно, поэтому расчёт вероятности безотказной работы системы производим по формуле:

где

Pа(t)=0,998801*(0,99949)4*0,985112*0,941764*(0,998801)4*0,817912*0,995809*

*0,99985*0,980100=0,7345

Построим график зависимости P(t).

Вывод: Из графика видно, что при P(t) = 0,9 наша система будет работать 1025 часов безотказно.