Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Описание принципа работы и настройка МКТ



 

Схема электрическая принципиальная представлена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.10Э3.

Схема питания МКТ питается от бортовой сети автомобиля, в которой возможны значительные броски питания и помехи. Для исключения неблагоприятных факторов предназначен ряд дополнительных элементов. Для защиты схемы от «переполюсовки» служит диод (VD1). Данный диод с прямым током не менее 300 mA. Для защиты схемы от бросков по питанию служат специальные автомобильные варисторы R5 и R17

Интерфейс подключения к диагностической линии автомобиля (k-line) выполнен на специализированной микросхеме МС33290, которая может быть заменена на МС33199 или L9243, Si9243.

Биполярные транзисторы - любые маломощные n-p-n, микросхему часов DD1 M41T56 можно заменить на DS1307, пьезоизлучатель ВА1 - обязательно со встроенным генератором.

Загрузка программы в микроконтроллер. Микроконтроллер программируется через параллельный порт (LPT). Схема подключения микроконтроллера (через разъем X1) к LPT порту компьютера приведена в самой программе программирования. Необходимо учесть, что максимальная длина кабеля, соединяющего микроконтроллер с компьютером не должна превышать 20-30 см.

Настройка МКТ

В первую очередь необходимо:

- проверить отсутствие замыкания по питанию (между линиями +5В и GND). При отсутствии замыкания подается напряжение питания (12В) и необходимо убедиться в наличии +5В во всех точках схемы, куда +5В должны приходить.

- формирование сигнала " Сброс". При включении питания на выводе 9 RSТ микроконтроллера (МК) DD5 должна кратковременно появляться логическая " 1", а затем все время держаться уровень логического нуля.

- работа внутреннего генератора МК. На выводах 18 и 19 МК должен быть синус частотой 12 мГц, а на выводе 30 (ALE) должен быть меандр с частотой 2 мГц.

- правильность адресации к памяти программ. На выводе 29 (PME) МК должен быть уровень логической " 1". Если на выводе PME присутствует постоянная генерация - то контроллер работает с внешней памятью программ – необходимо убедится в наличии уровня логической " 1" на выводе 31 (DEMA) МК. Если на выводе PME периодически появляются пачки импульсов - происходит выход программы за пределы внутренней памяти программ, чего не должно быть. Скорее всего, микроконтроллер " чистый" или неверно запрограммирована программа.

После старта программа инициализирует последовательный порт и системный таймер (что никак не отражается на выводах МК), а затем инициализирует ЖКИ: на порт P2 микроконтроллера выставляются команды, сопровождаемые импульсами единичной полярности на вход E ЖКИ. После записи каждой команды МК переводит все линии порта P2 в единичное состояние и начинать опрашивать готовность ЖКИ, выдавая импульсы единичной полярности на вход Е ЖКИ. Если по какой-либо причине индикатор не выставляет флаг готовности, программа зацикливается на опросе готовности ЖКИ.

После инициализации экран ЖКИ должен очиститься и на него выводится, какой либо текст. Вывод текста аналогичен программированию ЖКИ. Если на дисплее горят черные квадраты, то необходимо отрегулировать яркость свечения индикатора потенциометром R4. При очищенном экране черных квадратов не должно быть видно (или они должны быть еле заметны).


РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчет потребляемой мощности МКТ

 

На основании схемы электрической принципиальной МКТ определим потребляемую мощность схемы по формуле

 

, ( 4.1)

 

где Pn - потребляемая мощность одной микросхемы;

N - количество микросхем одного типа;

При определении потребляемой мощности каждой микросхемы будем пользоваться справочными данными, в случае их отсутствия мощность ИМС будем рассчитывать по формуле

 

, (4.2)

 

где Р - мощность потребляемая микросхемой;

Uпит - напряжение питания микросхемы;

Iпот - ток, потребляемый микросхемой

Справочные данные, необходимые для расчёта потребляемой мощности приведены в таблице 4.1

 

Таблица 4.1

Наименование Марка Кол-во Uпит, В Iпотр, мА Рпотр, мВт
ИМС M41T56 1 5 0, 3 1, 5
ИМС AT24C64 1 5 3 15
ИМС MC33290 1 5 2 10
ИМС AT89S53 1 5 25 125
ИМС 7805 1 5 5 25
ИМС LM2931 1 5 10 50
ИМС SN7413N 1 5 30 150
Роб         376, 5

 

Просуммировав эти мощности, получим суммарную потребляемую мощность блока: Роб = 376, 5 мВт

 

Расчет надежности МКТ

 

Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

К основным показателям надежности относятся:

1) вероятность безотказной работы;

2) интенсивность отказов;

3) наработка на отказ или среднее время безотказной работы;

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданный интервал времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность безотказной работы определяется по формуле

 

, (4.3)

 

где P(t) - вероятность безотказной работы (вероятность того, что в пределах заданной наработки, при заданных условиях отказа не произойдет);

е - основание натурального логарифма;

 - интенсивность отказов;

t - время безотказной работы.

Величина t показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя за единицу времени.

Интенсивность отказов рассчитывается как сумма интенсивности отказов всех элементов блока. Интенсивность отказов элемента рассчитывается по формуле

 

, (4.4)

 

где  - интенсивность отказов при нормальных условиях;

кн - коэффициент нагрузки;

ку - коэффициент условий;

кТ - температурный коэффициент.

Коэффициент, учитывающий условия работы:

ку=1 - лабораторные условия;

ку=10 - стационарные условия;

ку= 100-700 - бортовые условия;

ку> 700 - космические условия.

Температурный коэффициент (кТ) находится в зависимости от совокупности воздействующих факторов и учитывает нагрев конструкции.

Коэффициент нагрузки характеризует электрический режим использования ЭРЭ и ИМС. Для разного вида элементов нагрузкой могут быть и являться различные параметры. Для резисторов, транзисторов - отношение мощности рабочей к номинальной; для конденсаторов - отношение рабочего напряжения к номинальному; для микросхем - отношение коэффициента разветвления рабочего к номинальному.

Коэффициент нагрузки резисторов рассчитывается по формуле (4.5), конденсаторов - по формуле (4.6), а ИМС - по формулам (4.7) и (4.8)

, (4.5) где Рраб - нагрузка на резистор в рабочем режиме;

 

Рном - номинальная нагрузка.

 

, (4.6)

 

где Uраб - напряжение на конденсаторе в рабочем режиме;

Uном - напряжение номинальное.

 

, (4.7)

 

где Рраб - нагрузка на ИМС в рабочем режиме;

Рном - номинальная нагрузка ИМС.

 

, (4.8)

 

где Краз.раб - рабочий коэффициент разветвления;

Краз.ном - номинальный коэффициент разветвления.

Подставив справочные данные в формулы (4.5), (4.6), (4.7), (4.8), рассчитал коэффициенты нагрузки, которые приведены в таблице 4.2.

Согласно техническому заданию на дипломный проект условия эксплуатации бортовые (Ку = 100).

Среднее время наработки на отказ рассчитывается по формуле

 

, (4.9)


где  - интенсивность отказов блока;

Тср - среднее время наработки на отказ (ожидаемая наработка объекта до первого отказа)

С учетом того, что данная схема используется в бортовых условиях (ку=100) значение  = 0, 00001327.

Подставив в формулу (4.9) рассчитанное значение  найдем среднее время наработки на отказ:

 

 

Подставив в формулу (4.3) расчетное значение  найдем вероятность безотказной работы блока для t=10000, аналогично найдем значение вероятности безотказной работы для различных значений t:

 

 

Результаты расчетов представлены в таблице 4.2

 

Таблица 4.2

Наименование и тип элемента Интенсивность отказов элемента Коэффициент нагрузки Температурный коэффициент Количество элементов Интенсивность отказов (х0.000001)
ИМС M41T56 0, 1 0, 5 0, 1 1 0, 005
ИМС AT24C64 0, 1 0, 5 0, 1 1 0, 005
ИМС MC33290 0, 1 1 0, 1 1 0, 01
ИМС AT89S53 0, 1 1 0, 1 1 0, 01
ИМС 7805 0, 1 0, 5 0, 1 1 0, 005
ИМС LM2931 0, 1 0, 5 0, 1 1 0, 005
ИМС SN7413N 0, 1 0, 5 0, 1 1 0, 005
Конденсаторы 0, 01 0, 2 0, 4 10 0, 008
Резисторы 0, 01 0, 5 0, 2 43 0, 043
Транзисторы 0, 5 0, 3 0, 5 2 0, 15
Диоды 0, 5 0, 3 0, 5 2 0, 15
Пайка 0, 0001 1 1 367 0, 0367
Итого         0, 1327

 

Данные для построения графика зависимости P(t):

 

t=1000 P(t)=0, 997

t=5000 P(t)=0, 981

t=10000 P(t)=0, 972

t=20000 P(t)=0, 946

t=30000 P(t)=0, 911

t=40000 P(t)=0, 882

t=50000 P(t)=0, 854

t=60000 P(t)=0, 816

t=70000 P(t)=0, 784

t=75000 P(t)=0, 785

 

По полученным данным построим график зависимости P(t)

 

Рисунок 4.1 - График зависимости P(t)

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Описание конструкции МКТ

 

Большое внимание в настоящее время при конструировании устройств уделяют повышению надежности конструкции, уменьшению габаритов и веса изделия, механизации и автоматизации технологического процесса изготовления того или иного изделия.

Разработанная конструкция МКТ выполнена на двухсторонней печатной плате, изготовленной по типовому технологическому процессу комбинированным способом.

Использование двухсторонней печатной платы позволило сократить материальные и трудовые затраты, использовать средства механизации и автоматизации в процессе изготовления печатной платы, сборки и монтажа.

В качестве материала для изготовления двухсторонней платы использован фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35, толщиной 0, 8 мм, обладающий хорошим сцеплением с металлом (проводящим слоем), проницаемостью более 7.

Для обеспечения максимального быстродействия и помехоустойчивости схемы МКТ в разрабатываемой конструкции предусмотрено следующее:

- конденсаторы устанавливаются на той же стороне платы, на которой непосредственно находятся ИМС,

- для подведения напряжения питания и подключения шины «земля» используются крайние контакты электрического разъема,

- проводники по максимуму короткие и располагаются на различных сторонах платы и перекрещиваются под углом 45 или 90 градусов,

Для соблюдения эксплуатационных требований корпуса ИМС располагаются линейно и многорядно.

Конструкция блока используется в бортовой условиях. Максимальные геометрические размеры платы ограничиваются свободным пространством в корпусе. Максимальные габаритные размеры обеспечиваются рациональным взаимным расположением элементов и повышением плотности монтажа.

Для улучшения теплоотвода элементы установлены на плату с зазором.

В данной конструкции блока использованы ИМС со штыревыми выводами, которые выдерживают большие механические нагрузки.

При разработке печатных проводников схемы учены следующие требования:

1) шаг координатной сетки 2, 5 мм;

2) минимальный зазор между соседними проводниками не менее 1, 5 мм;

3) толщину и ширину проводников определяется в зависимости от материала диэлектрика и плотности тока;

4) минимальная ширина проводников не менее 1, 5 мм;

5) отверстия для конденсаторов, микросхем, резисторов металлизированы Ф 1, 5 мм;

6) ширина проводников питания по контуру платы не менее 5 мм.

Рекомендации по размещению элементов устройства на плате можно свести к нескольким:

1) функциональные узлы должны быть размещены компактно;

2) элементы излучения и приема сигнала должны иметь как можно более короткие провода подключения.

На печатной плате располагаются микросхемы 7805, LM2931, M41T5, 24C64, MC33290, SN7413N, AT89S53 и ЭРЭ с зазором не менее 2 мм для лучшего охлаждения элементов.

Микросхемы расположены на одной стороне печатной платы. Способ установки обеспечивает доступ и замену любой микросхемы.

Для обеспечения помехоустойчивости на плате установлены 12 конденсаторов. Микросхемы, конденсаторы и резисторы распределены равномерно по всей площади печатной платы. На каждую микросхему приходится не менее 0, 05 мкФ. Для увеличения защиты от воздействий внешней среды печатная плата покрыта двойным слоем лака УР-231, который повышает электрическую изоляцию схемы, механическую прочность, хорошо защищает конструкцию от влаги и пыли.

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-10-24; Просмотров: 270; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.057 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь