|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ОСЦИЛЛОГРАФАХСтр 1 из 6Следующая ⇒
ВВЕДЕНИЕ
В ходе развития технологии микроэлектроники происходила миниатюризация электронных схем, и появились СБИС. Массовое производство СБИС привело к их удешевлению. Одним из дешёвых и миниатюрных устройств является микроконтроллер (МК). Микроконтроллер – это СБИС, содержащая на одном кристалле процессор, ПЗУ, ОЗУ, последовательный или параллельный интерфейс связи, таймеры, схему прерываний и другие периферийные устройства. Таким образом, на одной ИС можно реализовать множество различных устройств, в которых требуется управлять каким-то процессом. Причём совершенствование технологии изготовления СБИС привело к повышению их производительности, и микроконтроллеры могут достаточно быстро реагировать на событие и обрабатывать его. В настоящее время бурно развиваются цифровые приборы. Причём из-за лучших характеристик цифровые приборы вытесняют аналоговые приборы. Можно выделить следующие преимущества цифрового осциллографа: -высокая точность измерений; - яркий хорошо сфокусированный экран на любой скорости развёртки; -возможность отображения сигнала до момента запуска; -возможность останова обновления экрана на произвольное время; -возможность детектирования импульсных помех; -автоматические средства измерения параметров сигналов; -возможность подключения принтера для создания отчётов измерений; -возможность статистической обработки сигнала; -средства самодиагностики и самокалибровки; - резкоочерченные контуры изображения сигнала; -возможность исследовать детально переходные процессы; -считывание предварительно записанных данных; -широкие аналитические возможности и упрощённая архивация; -возможность сравнения предварительно записанных данных с текущими. Цифровые осциллографы выпускаются либо в виде самостоятельных приборов, либо в виде приставки к ПК. Устройства на основе ПК относятся к новому направлению в измерительной технике – виртуальные приборы. Теперь специалисту достаточно подключить к компьютеру дополнительное устройство – модуль цифрового осциллографа, для того чтобы начать измерения и анализ физической величины. При этом программная часть виртуального прибора эмулирует переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства. С помощью мыши и клавиатуры осуществляется управление прибором, специальными программами обработка, поступившей информации, а также её хранение на накопителе на жёстком диске [1].
ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ОСЦИЛЛОГРАФАХ
Обзор литературы
Классификация осциллографов. По назначению и способу вывода измерительной информации: -осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.). -осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовый осциллограф). По способу обработки входного сигнала: -аналоговый. -цифровой. По количеству лучей: -однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16-ти и более (n-лучевой осциллограф имеет nное количество сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов). Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: -универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций. Также существуют осциллографы, совмещенные с другими измерительными приборами. Осциллограф также может существовать не только в качестве автономного прибора, но и в виде приставки к компьютеру (подключаемой через какой-либо порт: LPT, COM, USB, вход звуковой карты). Основные рабочие характеристики осциллографов. Основными параметрами, которые определяют возможности и степень функциональности цифровых осциллографов, являются рабочие характеристики, понимание которых позволяет потенциальным пользователям при выборе прибора оценить и сравнить между собой разные модели из широкого ассортимента, предлагаемого современными разработчиками. Полоса пропускания - максимальная частота пропускания прибора и равна частоте, на которой амплитуда сигнала уменьшается до 70,7% значения или на 3дБ (логарифмическая зависимость). Но для цифровых осциллографов следует различать понятия полосы пропускания для повторяющихся сигналов и полосы пропускания для однократных сигналов. Первая из них не зависит от такой характеристики как частота дискретизации, и имеет достаточно высокое значение по той причине, что осциллограф воспроизводит повторяющийся сигнал за несколько запусков. Что касается работы с однократными или с непериодическими сигналами, то в этом случае полоса пропускания зависит от частоты дискретизации, так как осциллографу необходимо захватить и оцифровать полученный сигнал за один такт. При выборе цифрового осциллографа существует правило, что полоса пропускания должна минимум в три раза превышать значения основных частот исследуемых сигналов и чем больше соотношение (может достигать 10:1), тем точнее результат выдает осциллограф. Также следует отметить еще одну характеристику, которая определяет требования пользователя к полосе частот, время нарастания фронта импульса. Ведь очень часто исследуемые сигналы содержат множество гармоник на частотах, отличающихся от фундаментальных значений частот тестируемого сигнала, и, например, если пользователь рассматривает прямоугольный сигнал, то на самом деле он содержит частоты, по меньшей мере, в 10 раз превышающие базовую частоту исследуемого сигнала. И если значение полосы частот осциллографа будет неудовлетворительным, то при тестировании сигналов на экране вместо чётких и ясных краёв, характеризующих высокую скорость нарастания фронта импульса, будут отображаться закруглённые углы. Частота дискретизации – равна скорости, с которой осциллограф может оцифровывать входной сигнал. Эта характеристика, как уже отмечалось выше, при более высоких значениях отвечает за более высокие значения полосы пропускания однократных сигналов и, соответственно, дает лучшее разрешение. Следует также отметить, что указанное в инструкции значение частоты дискретизации касается только одного канала, а при работе с несколькими каналами одновременно значение этой характеристики уменьшается и приводит к появлению искаженных сигналов. Еще одним важным замечанием для пользователей служит то, что большинство осциллографов работают на максимальной частоте дискретизации только на самых быстрых скоростях развертки, а на медленных скоростях развертки частота дискретизации автоматически уменьшается. Объем памяти – характеристика цифрового осциллографа, которая связана со значением частоты дискретизации, а также зависит от требуемого времени непрерывного анализа. Приборы с большим объемом памяти позволяют просматривать захваченные сигналы длительные периоды времени с большим разрешением между точками. Поскольку глубина памяти осциллографов ограничена, то, соответственно, возникает необходимость в ограничении частоты выборки, по той причине, что чем глубже память осциллографа, тем больше времени выделяется на захват точек данных при максимальном значении частоты дискретизации [2]. Рассмотрим существующие аналоги разрабатываемого устройства. U SB осциллограф Hantek 6022BE. Возможности [3]: - интерфейс USB 2.0, не требует внешнего питания; - подходит для использования с портативными компьютерами; - размер (мм): 205(длина) x 120(ширина) x 35(высота). Может быть расположен как горизонтально, так и вертикально. Занимает минимум площади стола; - частота дискретизации 48МГц (48 Мвыб/с) в реальном времени, полоса пропускания 20МГц; - ОС: Windows XP, VISTA,7; - 23 функции измерения, самопроверка. - средняя форма сигнала, интенсивность, инвертирование, эмуляция электронного люминофора, сложение, вычитание, умножение, деление, X-Y график. - сохранение сигнала в следующие форматы: текстовый, jpg/bmp, MS excel/word file. - к одному компьютеру можно подключать несколько устройств Рисунок 1.1 – Внешний вид осциллографа Hantek 6022BE [3]
Цифровой запоминающий USB-осциллограф АКИП-4106. Портативный осциллограф «карандашного типа» и анализатор спектра. Функции и параметры устройства: -1 входной канал, полосы пропускания: 10 и 25 МГц; -максимальная частота дискретизации: 100 МГц; -длина памяти 8 кБ (АКИП-4106), 24 кБ (АКИП-4106/1); -автоматические (26 параметров) и курсорные измерения (ΔU; ΔT); -быстрое преобразование Фурье (БПФ); -интерполяция: линейная, Sin X/X; -режим «покадровой» регистрации (запись/считывание до 1000 осциллограмм во внутренний буфер); -совместимость с ПО Picolog; -интерфейс USB, ПО под ОС WIN XP SP2, Vista и WIN 7; -питание и управление по USB от внешнего ПК.
Рисунок 1.2 – Внешний вид АКИП-4106
Цифровой запоминающий USB-осциллограф АКИП-4110/2, АКИП-4110/3. АКИП 4110/3 аналог АКИП-4110/2. Полоса пропускания 100 МГц, частота дискретизации 250 МГц (в режиме объединения каналов). Функции и параметры устройства: -число входных каналов: 2 или 4 (АКИП-4110/1); -полосы пропускания: 50 МГц (АКИП-4110/2), 100 МГц (АКИП-4110/3); -высокое разрешение АЦП: 16 бит; -максимальная частота дискретизации: до 250 МГц; -максимальная длина памяти: 32 МБ; -быстрое преобразование Фурье (БПФ); -вход внешней синхронизации и выход генератора; -интерфейс USB, ПО под ОС WIN XP SP2, Vista и WIN 7; -питание и управление по USB от внешнего ПК.
Рисунок 1.3 – Внешний вид АКИП-4110
Осциллограф Hantek DSO1008A. Характеристики осциллографа: - количество каналов, восемь; - полоса частот, 100 МГц; - развертка времени, 1нс/дел - 20000с/дел; - частота обновления 2,4 Мвыб/с; - память, 4К; - вертикальная чувствительность, 10мВ/дел-5В/дел; - генератор сигналов, 8 каналов, 250 кГц; - интерфейс, USB; - источник питания, USB 1.
Рисунок 1.4 – Внешний вид осциллографа Hantek DSO1008A
Выбор элементной базы
Для управления устройством выбираем недорогой и простой микроконтроллер PIC 16 F 877. На рисунке 2.3 приведена схема расположения выводов микроконтроллера, на рисунке 2.4 – структурная блок-схема мимкроконтроллера. Его основные технические характеристики: - все инструкции исполняются за один такт, кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта; - скорость работы: тактовая частота до 20 МГц, минимальная длительность такта 200 нс; - FLASH память программ до 8Kб x 14 слов; - память данных (ОЗУ) до 368 x 8 байт; - ЭСППЗУ память данных до 256 x 8 байт; - совместимость распиновки с PIC16C73/74/76/77; - механизм прерываний (до 14 внутренних/внешних источников прерываний); - восьмиуровневый аппаратный стек; - прямой, косвенный и относительный режимы адресации; - сброс при включении питания (POR); - таймер включения (PWRT) и таймер запуска генератора (OSC); -сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы; - программируемая защита кода; - режим экономии энергии (SLEEP); - выбираемые режимы тактового генератора; - экономичная, высокоскоростная технология КМОП FLASH/ЭСППЗУ; - полностью статическая архитектура; -программирование на плате через последовательный порт с использованием двух выводов; -для программирования требуется только единственный источник питания 5В; - отладка на плате с использованием двух выводов; - доступ процессора на чтение/запись памяти программ; - широкий диапазон рабочих напряжений питания: от 2,0В до 5,5В; - сильноточные линии ввода/вывода: 25 мА; - коммерческий и промышленный температурные диапазоны; - низкое потребление энергии: < 2 мА при 5 В, 4 МГц; 20 мкА (типичное значение) при 3 В, 32 кГц; < 1 мкА (типичное значение) в режиме STANDBY; Периферия: - t imer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным предварительным делителем; - t imer1: 16-разрядный таймер/счетчик с предварительным делителем, может вести счет во время спящего режима от внешнего генератора; - t imer2: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным регистром периода, предварительным и выходным делителем; - 2 модуля захвата, сравнения, ШИМ: захват 16-ти разрядов, максимальное разрешение 12,5 нс; сравнение 16-ти разрядов, максимальное разрешение 200 нс; - ШИМ с максимальным разрешением 10 разрядов; - 10-битный многоканальный аналого-цифровой преобразователь; - синхронный последовательный порт (SSP) с интерфейсами SPI (с Master-режимом) и I2C (с режимами Master/Slave); -универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART/SCI) с обнаружением 9-разрядного адреса; - встроенный генератор опорного напряжения; -параллельный 8-битный Slave-порт (PSP) со внешними сигналами управления RD, WR и CS (только в 40/44-выводных корпусах); -программируемая схема сброса при падении напряжения питания (BOR)[4]. Семейство микроконтроллеров РIС16 приспособлено для применения в удаленных устройствах защиты и датчиках, для приборов управления и автомобилей. Технология программируемого ПЗУ делает настройку прикладных программ быстрой и чрезвычайно удобной. Малогабаритные корпуса микросхем делают это семейство микроконтроллеров совершенными для всех приложений без ограничений. Низкая цена, малая потребляемая мощность, высокая эффективность, удобство при использовании и гибкость I/O делает РIС16 универсальным даже в областях, где использование микроконтроллеров прежде не рассматривалось (например, функции таймера, последовательная связь, сбор и сравнение данных, функции ШИМ и приложения с сопроцессором). PIC16 - семейство дешевых, высокоэффективных, 8-разрядных мик-роконтроллеров со встроенным аналого-цифровым (analog-to-digital) преобра-зователем. Среди микроконтроллеров PIC16CXX данное семейство занимает среднее положение. Все микроконтроллеры РIС16\17 используют RISC структуру процес-сорного ядра. Семейство микроконтроллеров PIC16 имеет расширенные возможности ядра, стек глубиной восемь уровней и множество внутренних и внешних прерываний. Гарвардская архитектура с отдельными шинами команд и данных позволяет одновременно передавать 14-разрядные команды и 8-разрялныс данные. Двухкомандный конвейер позволяет выполнять все команды за один машинный цикл кроме команд ветвления программы, которые выполняются за два цикла. Микроконтроллеры имеют уменьшенную систему команд (всего 35 команд). Высокая эффективность достигается использованием новшеств архитектуры и большого набора дополнительных регистров.
Рисунок 2.3 – Расположение выводов микроконтроллера PIC 16 F 877[4]
Рисунок 2.4 – Структурная схема микроконтроллера PIC 16 F 877[4]
Микроконтроллеры семейства PIC16 по сравнению с другими 8-разрядными микроконтроллерами такого же класса позволяют уменьшить программу 2:1 и увеличить быстродействие 4:1 и идеально подходит для дешевых приложений, требующих аналоговый интерфейс. Микроконтроллеры имеют память данных (RAM) размером от 36 ло 368 байт, память программ от 512 до 8192 слова и от 13 до 33 контактов ввода - вывода (ГО). Кроме того, микроконтроллеры содержат различные, наборы периферийных устройств, таких как: 8- и 16-разрядные таймеры, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с 8-, 10- или 12-разрядным разрешением и мультиплексированными входными каналами, модули сравнения накопления и широтно-имнульсной модуляции (Carrtiire/Compare/PWM), синхронный последовательный порт, который может функционировать как трехпроводной последовательный периферийный интерфейс (SPI) или двухпроводная шина, универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART).
Таблица 2.1 – Назначение выводов PIC 16 F 877[4]
Как уже было описано в пункте 2.1, в качестве преобразователя аналогового сигнала применяется внешняя микросхема АЦП, что расширяет частотный диапазон измеряемого сигнала. Выбираем аналого-цифровой преобразователь ADC10461 [5].
Рисунок 2.5 – Структурная схема ADC10461 [5]
Параметры микросхемы: - разрешение, 10 бит; - напряжение питания, +5В; - время преобразования, 600…900нс; - максимальная рассеиваемая мощность, 235мВт.
Рисунок 2.6 – Расположение выводов микросхемы ADC10461 [5] Назначение выводов: DVCC – напряжение питания, цифровое; AVCC – напряжение питания, аналоговое; GND – общий; VREF-, VREF+ – опорное напряжение; DB0-DB9 – цифровые выходы; INT – вывод прерывания по окончанию преобразования; CS – выбор чипа; RD – разрешение вывода данных; S / H – запуск преобразования. Для связи с внешними устройствами по USB применяем микросхему FT 232 RL [6]. На рисунке 2.7 приведена схема расположения выводов микросхемы.
Рисунок 2.7 – Микросхема FT232RL [6]
Назначение выводов: - TXD , RXD – выводы модуля USART микросхемы; - Usbdm , Usbdp – выводы USB микросхемы; - DVcc , GND – питание микросхемы; - Vccio – уровень напряжения USART; - 3 V 3 out – внутренний стабилизатор напряжения 3,3В. Параметры микросхемы: - напряжение питания +3,3…5В; - поддержка USART +1,8…5B. В качестве часов реального времени DD 2 применим цифровую микросхему DS1307. Данная микросхема требует минимальное количество внешних компонентов (рисунок 2.8), напряжение питания может варьировать от 4.5В до 5.5В, имеется возможность энергонезависимой работы (от батареи питания +3В). На рисунке 2.8 приведено расположение выводов DS1307[7].
Рисунок 2.8 – Типовая схема подключения DS1307 к микроконтроллеру [7]
Рисунок 2.9 – Расположение выводов DS1307 [7]
Назначение выводов: SCL – вход синхронизации; SDA – информационный вход; SQW / OUT – вывод генератора импульсов; VCC – питания +5В; Х1, Х2 – подключение кварцевого резонатора; GND – общий. Адрес устройства 0х0000. Выбираем ZQ 1 - HC -49 S- 32768Гц. В качестве батареи питания +3В выбираем литиевый элемент питания CR 3V. Для получения напряжения питания +5В, применяем линейный стабилизатор DA2 - КР1181ЕН5. На рисунке 2.10 приведена типовая схема включения стабилизатора. В таблице 2.2 приведены технические характеристики.
Рисунок 2.10 – Принципиальная схема включения КР1181ЕН5 [8]
Таблица 2.2 – Параметры микросхем [8]
Рассмотрим входной блок осциллографа, схема которого представлена на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11 – Схема входного блока
Блок собран на операционном усилителе DA1, в цепи обратной связи которого включён цифровой управляемый резистор DD1. Компаратор DA3 предназначен для контроля выхода сигнала за рамки напряжения +5В. Таким образом, делитель напряжения R3-R4 настроен на напряжение 4,9-4,95В. Как только напряжение на прямом входе компаратора превышает предел, компаратор вырабатывает импульс, который распознаёт микроконтроллер. Микроконтроллер уменьшает коэффициент усиления измеряемого сигнала, то есть сам сигнал. При этом микроконтроллеру известен коэффициент, на значение которого умножается результат измерения. Выбираем операционный усилитель AD8051[9]. На рисунке 2.12 представлена схема расположения выводов микросхемы.
Рисунок 2.12 – Схема расположения выводов микросхемы AD8051[9] Основные параметры микросхемы: - напряжение питания, ±3,3В, ±5В, +3,3В, +5В; - предельная частота работы 110МГц. Принимаем сопротивление резистора R1, равное 10кОм. Резистор R2 предназначен для задания минимального коэффициента усиления, принимаем сопротивление номиналом 2кОм, то есть коэффициент усиления при этом составит 0,2. Применяем сверхбыстрый компаратор LT1016. На рисунке 2.13 приведена цоколевка LT1016[10].
Рисунок 2.13 – Цоколевка LT1016[10]
Назначения выводов: 1. +Vs – напряжение питания, положительный вывод 2. +IN – прямой вход компаратора 3. –IN – инверсный вход компаратора 4. –Vs – напряжение питания, отрицательный вывод 5. LATCH – вывод защёлки. При высоком уровне напряжения (логическая «1») напряжение на выходе не изменяется (сохраняется) 6. GND – общий 7. QOUT – прямой выход 8. ~QOUT – инверсный выход Параметры микросхемы: - напряжение питания, однополярное +5В, двухполярное ±5В (макс); - уровни выходного сигнала: логический «0» - 0,3В; логическая «1» - 4,6В; - Задержка сигнала 10нс. Микросхема DS1805-100[11] представляет собой резистор, управляемый цифровым кодом. Его сопротивление изменяется 256 шагами по линейной шкале. В состав микросхемы входит последовательный интерфейс I2С, через который можно производить установку сопротивлений резистора. На рисунке 2.14 показана внутренняя структура микросхемы DS1805. Напряжение питания микросхемы от 2,7 до 5,5В. Параметры микросхемы: - напряжение питания 2,7…5,5В; - максимальное значение сопротивления DDRmax =100кОм; - минимальное значение напряжения DDRmin=390,625Ом; - количество ступеней 256 (390,625Ом на ступень).
Рисунок 2.14 – Структурная схема DS1805[11]
Рисунок 2.15 – Цоколевка DS1805[11]
Назначение выводов: A0-А2 – адрес микросхемы SDA – линия данных I2C SCL – синхролиния I2C Vcc – питание GND – общий H1 – выход резистора L1 – выход резистора W1 – внешняя счётка
О писание работы схемы
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема портативного цифрового осциллографа. Рассмотрим работу устройства. Микроконтроллер DD4 является центральным звеном всего устройства, он обрабатывает данные от внешнего АЦП, управляет цифровым резистором DD1 и передаёт данные по протоколу USB. В целом, микроконтроллер DD4 принимает цифровые данные по параллельным линиям RD0-RD7, RC4-RC5 и передаёт данные по линии USART / USB при помощи микросхемы DD5 на персональный компьютер в формате: - 1 байт: биты 0-7 данных; - 2 байт: биты 8-9 данных + коэффициент усиления. Кроме того, каждую секунду передаётся метка реального времени. Микроконтроллер управляет осциллографом, работая в одном из двух режимов: - автоматический; - ручной. Рассмотрим оба режима работы устройства. Автоматический режим работы заключается в определении предела уровня сигнала. Сигнал поступает на усилительный каскад, собранный на DA1. В цепи обратной связи операционного усилителя последовательно включены резистор R2 и цифровой резистор DD1. С выхода DA1 сигнал поступает на АЦП DD3 и компаратор DA3. На втором выходе компаратора сформировано опорное напряжение 4,9В. Если сигнал на прямом входе компаратора превышает пороговое напряжение, на выходе компаратора DA3 формируется импульс, который поступает на вход RA2 DD4. Микроконтроллер уменьшает сопротивление DD1 до тех пор, пока импульса на выходе компаратора не будет. Все превышения порога микроконтроллер будет маркировать значением 0х03FF, то есть максимальным значением. В ручном режиме работы, микроконтроллер получает сообщение от персонального компьютера по USB интерфейсу с указанием конкретного уровня. Микроконтроллер DD4 по команде устанавливает значение сопротивления цифрового резистора DD1, формируя тем самым коэффициент усиления каскада на DA1. Микроконтроллер DD4 также может получить команду установки времени. Микросхемы DD1, DD2 подключены к микроконтроллеру по линии I 2 C. Для создания сети необходимо установить разные адреса устройств. Так как адрес микросхемы DD2 равен 0х00, адрес DD1 установлен как 0х01. Микроконтроллер DD4 работает от внешнего кварцевого резонатора ZQ2, 20МГц. Светодиодный индикатор VD1 сигнализирует о работоспособности устройства. Кнопка SB1 запускает и останавливает измерение сигнала. Микросхема АЦП DD3 управляется микроконтроллером по четырём линиям: - INT – линия прерывания по окончанию преобразования; - S / H – начало нового преобразования; - RD – разрешения выходных данных; - CS – выбор чипа. Электропитание схемы +5В формируется стабилизатором DA2. При отсутствии внешнего адаптера, устройство может работать от USB.
Расчёт надёжности
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, и сохраняемость или определённые сочетания этих видов. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени или наработки. Свойства проявляются как в период использования объекта по прямому назначению, так и в период его хранения и транспортирования. Показателями безотказной работы цифрового портативного осциллографа могут служить вероятность безотказной работы и средняя наработка по отказу. В схеме устройства можно выделить i – элементов, последовательный (постепенный) отказ которых выражается формулой
где n – число групп элементов шт; ni – количество элементов i – группы; li – количество отказов i – группы; аi – коэффициент, учитывающий эксплуатационные факторы. Условия эксплуатации: - температурный режим от - 10 до +40ºС. - влажность воздуха от 60 до 70% при t=25 ºC; - высота от 0 до 1 км; - прибор не герметизирован и не амортизирован; - P(t) заказчика - 0,75 Вероятность безотказной работы P ( t ) прибора в течении заданного промежутка времени (t) определяется по формуле
Для микросхем цифровых и аналоговых, полупроводниковых приборов, резисторов, конденсаторов, разъёмов, дросселей эксплуатационный коэффициент равен а i = b 1∙ b 2∙ b 3∙ b 4∙ b 5, (3.3) где b1, b2 - коэффициенты, учитывающие влияние механических воздействий на интенсивность отказов механических элементов; b3 - коэффициент, учитывающий влияния влажности воздуха на интенсивность отказов; b4, b5 - коэффициенты, учитывающие влияние высоты и влияние температуры и режима работы механически элементов на интенсивность отказов. Для печатной платы эксплуатационный коэффициент равен а i = b 1∙ b 2∙ b 3∙ b 4. (3.4) Для соединений пайкой эксплуатационный коэффициент равен а i = b 6∙ b 7∙ b 8 , (3.5) где b6, b7- коэффициенты, учитывающие влияние механических воздействий на интенсивность отказов механических элементов; b8- коэффициент, учитывающий влияния влажности воздуха на интенсивность отказов. Согласно формул (3.3), (3.4), (3.5) определяем аi a1 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 = 1,35; a2 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 =1,35; a3 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 =1,35; a4 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,075 = 0,135; a5 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,23 = 0,414; a6 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,07 = 0,126; a7 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,38 = 0,684; a8 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1× 0,42 = 0,756; a9 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1× 0,42 = 0,756; a10 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,1 = 0,18; a11 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 = 1,8; a12 = 5 × 2 × 1 = 10. a13 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 = 1,8. Необходимые для расчета надежности данные сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Суммарная интенсивность отказов
По формуле (3.1) находим интенсивность отказов устройства в целом. Вероятность безотказной работы определяем для наработок 1000, 5000, 10000, 20000 по формуле (3.2)
Рисунок 3.1 - График зависимости вероятности безотказной работы Р = f (t)
При вероятности безотказной работы 0,75 наработка на отказ 16000 часов.
Анализ надёжности
Проведем анализ надежности по группам элементов. Анализ надежности проводим с целью выявления самых ненадежных элементов в схеме. Разделения элементов на группы производим согласно схемы электрической структурной БНТУ.000000.100Э1. В состав блоков входят следующие элементы: 1. Входное устройство; 2. Блок обработки, управления и индикации; 3. Блок передачи данных. Интенсивность отказов первого блока определяется по формуле l1=lDD1+lDA1,DA3 +lC1,C4+lR1-R6+lXS1+lМЕСТА ПАЙКИ (3.6) Интенсивность отказов второго блока определяется по формуле l2=lDD2+lDD4+lVD1+lR7-R9+lC5,C6+lZQ1,ZQ2+lSB1+lМЕСТА ПАЙКИ (3.7) Интенсивность отказов третьего блока определяется по формуле l3=lDA2+lDD3+lDD5+lC7,C8+lC2,C3+lXS2,XS3+lМЕСТА ПАЙКИ (3.8) l1=(0,5+0,55∙2+0,05·2+0,05·6+0,2+0,004∙50) ∙10-6= 2,4∙10-6 ч-1 l2=(0,5+0,6+0,7+0,05∙3+0,05∙2+0,37·2+0,4+0,004∙100)∙10-6= 3,59∙10-6 ч-1 l3=(0,55+0,6+0,5+0,05∙2+0,25·2+0,2·2+0,004∙100)∙10-6= 3,05∙10-6 ч-1 Определяем вероятность безотказной работы блоков P(t) в течении времени t по формуле tкр.i = ln(P)/λi (3.9) tкр.1 = -ln(0,75)/2,4∙10-6 = 120000 ч; tкр.2 = -ln(0,75)/3,59∙10-6 = 80100 ч; tкр.3 = -ln(0,75)/3,05∙10-6 = 94300 ч. По полученным данным строим график зависимости вероятности безотказной работы Р=f(t) который приведен на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - График зависимости вероятности безотказной работы отдельно взятых блоков Согласно графику, изображенному на рисунке 3.2 tкр1 равно 120000 часов, tкр2 - 80100 часов, tкр3 - 94300 часов, в то время как наработка на отказ всего устройства в целом составляет 16000 часов. Так как технический ресурс (габаритный) значительно меньше приведенных значений tкр, то это дает возможность повысить Рэкспл.
Рисунок 3.3 - Схема соединения блоков
Для проверки осциллографа выбираем метод последовательной поэлементной проверки, он заключается в том, что элементы изделия при поиске неисправности проверяются по одиночке в определенной, заранее установленной последовательности. Если очередной проверяемый элемент оказался исправным, то переходят к проверке следующего. При обнаружении неисправного элемента поиск прекращается, и элемент заменяется (ремонтируется). Затем проверяют работоспособность. Если при этом система не функционирует нормально, то приступают к дальнейшей проверке. Причем проверка начинается с той позиции, на которой был обнаружен неисправный элемент. Устанавливаем время измерения в точках схемы: - для первого блока τ1 = 2 мин; - для второго блока τ2 = 3 мин; - для третьего блока τ3 = 3 мин. Определим условные вероятности отказов. Для метода последовательных поэлементных проверок условные вероятности отказов q по значению соответствуют l. Тогда q1=2,4, q2=3,59, q3=3,05. Определяем отношение τ1/q1 = 2/(2,4) = 0,83; τ2/q2 = 3/(3,59) = 0,84; τ3/q3 = 3/(3,05) = 0,98. Исходя из расчетов, первое измерение необходимо производить на выходе первого блока, так как у него наименьшее значение отношения. Второе - на выходе второго блока и т.д. Для аналитического процесса поиска неисправностей, как правило, применяют его графическое изображение в виде программы поиска неисправностей. Условное обозначение элемента производят в виде прямоугольника, а измерение в виде круга (с порядковым номером). Тогда программа поиска неисправности будет представлена ветвящейся схемой, состоящей из кружков с двумя выходами, обозначающих результат измерения (есть нужный сигнал или нет – «да» или «нет» соответственно) и оканчивающейся прямоугольниками, обозначающими неисправный элемент.
Рисунок 3.4 - Программа поиска неисправности изделия
Среднее время поиска неисправности по программе вычисляется по формуле TПН=q1·τ1+q2·(τ1+τ2)+q3·(τ1+τ2+τ3) (3.9) TПН = 2,4·2+3,59·(2+3)+3,05·(2+3+3) » 60 мин. Для обеспечения допустимой величины вероятности безотказной работы Р(t)=0,75 определим некоторые эксплуатационные показатели. Параметр потока отказов ω, ч-1 определяется по формуле ω = 1 / tкр, (3.10)
Периодичность проведения регламентных работ tРР, ч, определяется по формуле
Вычислим оптимальный период выполнения регламентных работ ТРопт, ч, по формуле
где Тпр – среднее время выполнения одной профилактики (Тпр=1,5 ч); ΛПО – интенсивность постепенных отказов изделия, обнаруживаемых во время выполнения техобслуживания, ч-1. Интенсивность постепенных отказов ΛПО, ч-1 рассчитываем по формуле
Одним из важнейших показателей эксплуатационных свойств изделия является коэффициент технического использования КТИ. Он показывает какая, доля от всего времени эксплуатации изделия приходится на время его работы. КТИ рассчитывается по формуле
где tп - время пребывания изделия в исправном состоянии, независимо от того работало оно или находилось в ожидании; tТО - общее время, затрачиваемое на техническое обслуживание (без восстановления); tв - общее время, затрачиваемое на восстановление (устранение неисправности). Согласно общего расчета надежности, проведенного в пункте 3.1, принимаем время tП равным 16000 часам, а время tТО согласно формулы равным 570 часов. Общее время tВ принимаем равным двум часам. Тогда:
В качестве основного критерия оценки эксплуатационных свойств изделия служит коэффициент простоя изделия Кп. Рассчитываем данный показатель по формуле
Рассчитанное значение КП является показателем высоких эксплуатационных свойств осциллографа. Расчёт печатной платы
Ширина печатных проводников определяется по максимальному току для разных цепей схемы, если допустимая плотность тока JДОП=60 А/мм2, максимальный ток: для шин +5В ІМ1=20 мА, а толщина металлизированного покрытия mПОК=0,4 мм, тогда ширина будет равной
Принимаем толщины проводников: 0,25мм~10мД. Расстояние между проводниками найдем по разнице потенциалов, с учетом электрических характеристик выбранного метода изготовления. В нашей схеме, в основном, максимально возможное напряжение не превышает 5 В, расстояние между печатными проводниками - 0,25 мм~10мД. На плате производится поверхностный монтаж. После выбора элементной базы, рассчитываем площадь, занимаемую каждым элементом S, мм2. Исходные данные и сводим в таблицу 3.2. Определим суммарную площадь электрорадиоэлементов S,мм2, устанавливаемых на плату, таблица 3.2, по формуле (3.17)
где Sуст – установочная площадь электрорадиоэлементов, м2·10-6. Таблица 3.2 - Установочная площадь элементов
Определяем площадь платы с учетом коэффициента заполнения площади платы Sпл, м2, по формуле
где Кз – коэффициент заполнения платы. Коэффициент заполнения площади выбирается в пределах от 0,2 до 0,5. Возьмем Кз=0,5, тогда по формуле получим
Исходя из этой площади, с учетом монтажных и крепежных отверстий, получаем печатную плату с размерами сторон равными 60х50 мм. Разработка печатной платы
Процесс компоновки элементов проектируемого устройства. Функциональная компоновка - размещение и установка функциональных элементов на печатных платах с учетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в состав устройства. Для определения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами. После расположения радиоэлементов и микросхем наносятся отверстия для контактных площадок и отверстия для крепления печатной платы в корпусе устройства. Заключительным этапом является проведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствии с принципиальной схемой устройства. Внутренняя компоновка – размещение входящих в состав нашего устройства блоков внутри его корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля, ремонта, механического и электрического соединения, требований по обеспечению оптимального теплового режима и эргономики. Внешняя компоновка – это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, например, в составе рабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываются эргономические требования. К эргономическим критериям компоновки разрабатываемой нами приставки: эффективность работы, сохранение здоровья в процессе эксплуатации, развитие личности в процессе труда. Компоновка данного устройства сводится к размещению элементов на печатной плате. Печатная плата разработана при помощи редактора AltiumDesigner 2012. Печатная плата имеет размеры 78х67 мм. Печатная плата изображена в приложении Г. Группировка элементов производилась в программе AltiumDesigner 2012. Группировка элементов производилась так, чтобы при разводке печатной платы было достаточно места для проведения дорожек. При этом использовались компоненты стандартной библиотеки программы. Для разработки рисунка печатного монтажа печатной платы была выбрана программа AltiumDesigner 2012. Плата была разведена в два стоя.
Пожарная безопасность
По взрывной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются по ТКП 474-2013 (02300) [17] на категории А, Б, В1, В2, В3, В, Г1, Г2, Д в зависимости от выполняемых в них технологических процессов, свойств применяемых материалов и веществ, а так же условиями их обработки. Помещение в котором используется устройство относится к зданиям категории В по взрывобезопасности и пожарной безопасности, а в соответствии с ТКП 45-2.02-142-2011 (02250) здание цеха относится ко II степени огнестойкости [18]. В современной радиоэлектронной аппаратуре отмечается очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга расположены соединительные провода, коммутационные кабели. При протекании по ним тока выделяется значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры отдельных узлов до 80-1000С, а затем к короткому замыканию и сгоранию с образованием искр электронных схем. Для предотвращения распространения огня во время пожара с одной стороны здания в другую предусмотрены противопожарные преграды: перекрытия, двери. Особое внимание уделяется безопасной эвакуации людей в случае пожара. Для извещения о пожаре предусмотрена аварийная пожарная система, которая при наличии дыма или сильного выделения теплоты оповещает о наличии пожара звуковым и световыми сигналами. Эвакуационные пути здания обеспечивают безопасную эвакуацию всех людей, находящихся в помещениях, через эвакуационные выходы. Эвакуационные выходы расположены рассредоточено с минимальным расстоянием между ними: l ³1,5ÖП, (5.1) где П – периметр помещения. Выходы из подвалов и цокольных этажей предусмотрены непосредственно наружу. Ширина путей эвакуации в свету составляет не менее 1 м, дверей – не менее 0,8 м. Высота прохода на путях эвакуации – не менее 2 м. Двери на путях эвакуации открываются по направлению выхода из здания. Высота дверей в свету на путях эвакуации составляет не менее 2 м. Ширина марша лестницы составляет не менее ширины эвакуационного выхода в лестничную клетку. Ширина лестничных площадок – не менее ширины марша. Между маршами лестниц предусмотрен зазор шириной не менее 50 мм. В световых проемах лестничных клеток предусмотрены открывающиеся фрамуги площадью не менее 1,2 м2 на каждом этаже. В здании предусмотрено оповещение о пожаре. Для ликвидации пожаров в начальной стадии предусмотрено применение первичных средств пожаротушения. На лестничных площадках и в коридорах установлены пожарные краны, располагающиеся в нишах на высоте 1,35 м, с пожарными стволами с напорным рукавом из ткани длиной 10-20 м. Во всех отделах здания имеются огнетушители типа 2БР-2М.
Таблица 5.4 - Средняя площадь горизонтальной проекции человека
Исходные данные для расчета: N = 8 (постоянно на всем эвакуационном пути); f = 0,10 (для летнего периода года); число участков – 4. По формуле 5.4 определим плотность людского потока D и соответствующие им скорости движения людского потока V: 1) движение в проходе между столами (горизонтальный путь): D1 = 2) движение в коридоре (горизонтальный путь): D2 = 3) движение в фойе (горизонтальный путь): D3 = 4) движение по лестнице вниз: D4 = Время эвакуации людей на различных участках пути: t1 = t3 = Расчетное суммарное время эвакуации людей из помещения: Необходимое время эвакуации людей из помещения определяется:
где W – объем помещения, м3. Таким образом, Сравнивая полученные значения расчетного и необходимого времени эвакуации людей из помещения: ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном дипломном проекте разработан портативный цифровой осциллограф. В аналитическом разделе дипломного проекта произведен обзор литературы и анализ исходных данных. В схемотехническом разделе дипломного проекта разработаны структурная, функциональная и принципиальная электрические схемы устройства. Также произведен выбор элементной базы и разработан алгоритм работы микроконтроллера. В конструкторском разделе дипломного проекта произведены разработка печатной платы и конструкции устройства, а также анализ надежности, который показал, что наработка на отказ портативного осциллографа составляет 16000 часов. В экономической части дипломного проекта произведены расчеты экономических показателей устройства. В дипломном проекте разработаны мероприятия по технике безопасности и противопожарной безопасности, а также произведен расчет времени эвакуации из помещения. Графическая часть диплома представлена схемой электрической структурной, функциональной и схемой электрической принципиальной, чертежом печатной платы, сборочным чертежом печатной платы, чертежом общего вида, а также представлен анализ надежности устройства. При оформлении пояснительной записки, разводки печатной платы и графической части дипломного проекта использованы следующие программы Microsoft Word, AltiumDesigner 2012 и AUTOCAD 2004.
ВВЕДЕНИЕ
В ходе развития технологии микроэлектроники происходила миниатюризация электронных схем, и появились СБИС. Массовое производство СБИС привело к их удешевлению. Одним из дешёвых и миниатюрных устройств является микроконтроллер (МК). Микроконтроллер – это СБИС, содержащая на одном кристалле процессор, ПЗУ, ОЗУ, последовательный или параллельный интерфейс связи, таймеры, схему прерываний и другие периферийные устройства. Таким образом, на одной ИС можно реализовать множество различных устройств, в которых требуется управлять каким-то процессом. Причём совершенствование технологии изготовления СБИС привело к повышению их производительности, и микроконтроллеры могут достаточно быстро реагировать на событие и обрабатывать его. В настоящее время бурно развиваются цифровые приборы. Причём из-за лучших характеристик цифровые приборы вытесняют аналоговые приборы. Можно выделить следующие преимущества цифрового осциллографа: -высокая точность измерений; - яркий хорошо сфокусированный экран на любой скорости развёртки; -возможность отображения сигнала до момента запуска; -возможность останова обновления экрана на произвольное время; -возможность детектирования импульсных помех; -автоматические средства измерения параметров сигналов; -возможность подключения принтера для создания отчётов измерений; -возможность статистической обработки сигнала; -средства самодиагностики и самокалибровки; - резкоочерченные контуры изображения сигнала; -возможность исследовать детально переходные процессы; -считывание предварительно записанных данных; -широкие аналитические возможности и упрощённая архивация; -возможность сравнения предварительно записанных данных с текущими. Цифровые осциллографы выпускаются либо в виде самостоятельных приборов, либо в виде приставки к ПК. Устройства на основе ПК относятся к новому направлению в измерительной технике – виртуальные приборы. Теперь специалисту достаточно подключить к компьютеру дополнительное устройство – модуль цифрового осциллографа, для того чтобы начать измерения и анализ физической величины. При этом программная часть виртуального прибора эмулирует переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства. С помощью мыши и клавиатуры осуществляется управление прибором, специальными программами обработка, поступившей информации, а также её хранение на накопителе на жёстком диске [1].
ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ОСЦИЛЛОГРАФАХ
Обзор литературы
Классификация осциллографов. По назначению и способу вывода измерительной информации: -осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.). -осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовый осциллограф). По способу обработки входного сигнала: -аналоговый. -цифровой. По количеству лучей: -однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16-ти и более (n-лучевой осциллограф имеет nное количество сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов). Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: -универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций. Также существуют осциллографы, совмещенные с другими измерительными приборами. Осциллограф также может существовать не только в качестве автономного прибора, но и в виде приставки к компьютеру (подключаемой через какой-либо порт: LPT, COM, USB, вход звуковой карты). Основные рабочие характеристики осциллографов. Основными параметрами, которые определяют возможности и степень функциональности цифровых осциллографов, являются рабочие характеристики, понимание которых позволяет потенциальным пользователям при выборе прибора оценить и сравнить между собой разные модели из широкого ассортимента, предлагаемого современными разработчиками. Полоса пропускания - максимальная частота пропускания прибора и равна частоте, на которой амплитуда сигнала уменьшается до 70,7% значения или на 3дБ (логарифмическая зависимость). Но для цифровых осциллографов следует различать понятия полосы пропускания для повторяющихся сигналов и полосы пропускания для однократных сигналов. Первая из них не зависит от такой характеристики как частота дискретизации, и имеет достаточно высокое значение по той причине, что осциллограф воспроизводит повторяющийся сигнал за несколько запусков. Что касается работы с однократными или с непериодическими сигналами, то в этом случае полоса пропускания зависит от частоты дискретизации, так как осциллографу необходимо захватить и оцифровать полученный сигнал за один такт. При выборе цифрового осциллографа существует правило, что полоса пропускания должна минимум в три раза превышать значения основных частот исследуемых сигналов и чем больше соотношение (может достигать 10:1), тем точнее результат выдает осциллограф. Также следует отметить еще одну характеристику, которая определяет требования пользователя к полосе частот, время нарастания фронта импульса. Ведь очень часто исследуемые сигналы содержат множество гармоник на частотах, отличающихся от фундаментальных значений частот тестируемого сигнала, и, например, если пользователь рассматривает прямоугольный сигнал, то на самом деле он содержит частоты, по меньшей мере, в 10 раз превышающие базовую частоту исследуемого сигнала. И если значение полосы частот осциллографа будет неудовлетворительным, то при тестировании сигналов на экране вместо чётких и ясных краёв, характеризующих высокую скорость нарастания фронта импульса, будут отображаться закруглённые углы. Частота дискретизации – равна скорости, с которой осциллограф может оцифровывать входной сигнал. Эта характеристика, как уже отмечалось выше, при более высоких значениях отвечает за более высокие значения полосы пропускания однократных сигналов и, соответственно, дает лучшее разрешение. Следует также отметить, что указанное в инструкции значение частоты дискретизации касается только одного канала, а при работе с несколькими каналами одновременно значение этой характеристики уменьшается и приводит к появлению искаженных сигналов. Еще одним важным замечанием для пользователей служит то, что большинство осциллографов работают на максимальной частоте дискретизации только на самых быстрых скоростях развертки, а на медленных скоростях развертки частота дискретизации автоматически уменьшается. Объем памяти – характеристика цифрового осциллографа, которая связана со значением частоты дискретизации, а также зависит от требуемого времени непрерывного анализа. Приборы с большим объемом памяти позволяют просматривать захваченные сигналы длительные периоды времени с большим разрешением между точками. Поскольку глубина памяти осциллографов ограничена, то, соответственно, возникает необходимость в ограничении частоты выборки, по той причине, что чем глубже память осциллографа, тем больше времени выделяется на захват точек данных при максимальном значении частоты дискретизации [2]. Рассмотрим существующие аналоги разрабатываемого устройства. U SB осциллограф Hantek 6022BE. Возможности [3]: - интерфейс USB 2.0, не требует внешнего питания; - подходит для использования с портативными компьютерами; - размер (мм): 205(длина) x 120(ширина) x 35(высота). Может быть расположен как горизонтально, так и вертикально. Занимает минимум площади стола; - частота дискретизации 48МГц (48 Мвыб/с) в реальном времени, полоса пропускания 20МГц; - ОС: Windows XP, VISTA,7; - 23 функции измерения, самопроверка. - средняя форма сигнала, интенсивность, инвертирование, эмуляция электронного люминофора, сложение, вычитание, умножение, деление, X-Y график. - сохранение сигнала в следующие форматы: текстовый, jpg/bmp, MS excel/word file. - к одному компьютеру можно подключать несколько устройств Рисунок 1.1 – Внешний вид осциллографа Hantek 6022BE [3]
Цифровой запоминающий USB-осциллограф АКИП-4106. Портативный осциллограф «карандашного типа» и анализатор спектра. Функции и параметры устройства: -1 входной канал, полосы пропускания: 10 и 25 МГц; -максимальная частота дискретизации: 100 МГц; -длина памяти 8 кБ (АКИП-4106), 24 кБ (АКИП-4106/1); -автоматические (26 параметров) и курсорные измерения (ΔU; ΔT); -быстрое преобразование Фурье (БПФ); -интерполяция: линейная, Sin X/X; -режим «покадровой» регистрации (запись/считывание до 1000 осциллограмм во внутренний буфер); -совместимость с ПО Picolog; -интерфейс USB, ПО под ОС WIN XP SP2, Vista и WIN 7; -питание и управление по USB от внешнего ПК.
Рисунок 1.2 – Внешний вид АКИП-4106
Цифровой запоминающий USB-осциллограф АКИП-4110/2, АКИП-4110/3. АКИП 4110/3 аналог АКИП-4110/2. Полоса пропускания 100 МГц, частота дискретизации 250 МГц (в режиме объединения каналов). Функции и параметры устройства: -число входных каналов: 2 или 4 (АКИП-4110/1); -полосы пропускания: 50 МГц (АКИП-4110/2), 100 МГц (АКИП-4110/3); -высокое разрешение АЦП: 16 бит; -максимальная частота дискретизации: до 250 МГц; -максимальная длина памяти: 32 МБ; -быстрое преобразование Фурье (БПФ); -вход внешней синхронизации и выход генератора; -интерфейс USB, ПО под ОС WIN XP SP2, Vista и WIN 7; -питание и управление по USB от внешнего ПК.
Рисунок 1.3 – Внешний вид АКИП-4110
Осциллограф Hantek DSO1008A. Характеристики осциллографа: - количество каналов, восемь; - полоса частот, 100 МГц; - развертка времени, 1нс/дел - 20000с/дел; - частота обновления 2,4 Мвыб/с; - память, 4К; - вертикальная чувствительность, 10мВ/дел-5В/дел; - генератор сигналов, 8 каналов, 250 кГц; - интерфейс, USB; - источник питания, USB 1.
Рисунок 1.4 – Внешний вид осциллографа Hantek DSO1008A
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-01; Просмотров: 349; Нарушение авторского права страницы
(3.1)
(3.2)
;
;
;
.
ч-1
, (3.11)
ч.
, (3.12)
; (3.13)
ч-1;
ч.
, (3.14)
.
, (3.15)
.
(3.16)
, (3.17)
, (3.18)
= 0,11 м2/м2, V1 = 80 м/мин;
= 0,03 м2/м2, V1 = 100 м/мин;
= 0,053 м2/м2, V1 = 100 м/мин;
= 0,011 м2/м2, V1 = 00 м/мин.
= 0,075 мин; t2 = 
= 0,15 мин;
= 0,05 мин; t4= 
= 0,24 мин.
(5.5)
= 0,54 мин = 33 сек.
.