Электрический расчет принципиальной схемы

2.3. Электрический расчет принципиальной схемы

2.3.1. Расчет дешифратора.

Дешифратор - это электронный узел, осуществляющий микрооперацию преобразования сигналов входного

n - разрядного кода числа в выходной сигнал на одной из m=2

выходных шин. Сигналы, соответствующие переменным входного кода - Х1, Х2, ... Хn, выходные сигналы дешифратора - Y1, Y2, ... Ym ,Ym.

Дешифраторы являются узлами комбинационного типа, в которых каждой комбинации входных аргументов соответствует одна и только одна единичная выходная функция. Выходные функции дешифратора описываются следующей системой логических выражений:

Y1=X1*X2* ... *Xi* ... *Xn *Xn

Y2=X1*X2* ... *Xi* ... *Xn *Xn

Yi=X1*X2* ... *Xi* ... *Xn *Xn

Ym =X1*X2* ... *Xi* ... *Xn *Xn

Ym=X1*X2* ... *Xi* ... *Xn *Xn

Из системы уравнений следует, что для построения дешифратора, преобразующего n - разрядный двоичный код, необходимо иметь m электронных логических элементов И с n входами каждый.

2.3.2. Расчет мультиплексных схем.

Мультиплексные схемы собираются из мультиплексора или демультиплексора.

Мультиплексор - коммутатор, передающий информацию с N - входов на один из выходов в зависимости от двоичного адреса.

Демультиплексор - узел, последовательно распределя-ющий по выходам сигналы, поступающие на его вход. Т.е. передает информацию с единственного входа на один из N - выходов в зависимости от двоичного адреса. С помощью демультиплексора можно осуществить поочередное включение и выключение устройств. Используя это свойство можно экономить на количестве шин.

Мультиплексор устанавливается со стороны передатчика информации, поступающей на входы D1 - D4 при этом количество информационных шин J=2A, где А - число адресных входов.

Демультиплексор устанавливается со стороны приемника информации, причем на его выходах Q1 - Q4 информация воспроизводится поочередно. Таким образом число шин канала связи K = A + 1 (адресные шины плюс одна информационная). Такая схема позволяет экономить шины канала связи в количестве л=J-K.

Например, при А=4 мультиплексная схема способна передать двоичное слово, содержащее 16 разрядов (J=24); л = 16 - (4+1) = 11, т.е. экономится 11шин.

Расчет надежности устройства

2.4.1. Исходные данные.

Электрическая схема устройства и перечень ее элементов. Режимы работы всех элементов. Интенсивность отказов всех элементов в нормальных условиях эксплуатации при нормальной нагрузке. Условия эксплуатации:

- лабораторные;

- температура окружающей среды: 20 ± 5 градусов ;

- диапазон относительных давлений: 630 - 800 мм рт.ст.;

- влажность: 60 ± 15 процентов. Средняя наработка до первого отказа не менее: 60000 часов.

2.4.2. Расчет электрической нагрузки элементов.

Таблица 2.1 Карта рабочих режимов резисторов

Таблица 2.2 Карта рабочих режимов конденсаторов

Таблица 2.3 Карта рабочих режимов светодиодов

Таблица 2.4 Карта рабочих режимов микросхем

Составим схему соединения изделий по надежности.

Таблица 2.5 Схема соединений изделий по надежности

2.4.3. Расчет зависимости вероятности безотказной работы от наработки проведен на IBM.

Программа вычисления наработки до первого отказа:

10 PRINT "ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО НАИМЕНОВАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ"

20 INPUT M

30 FOR I = 1 TOM

40 PRINT "ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕМЕНТОВ"

50 INPUT X

60 PRINT "ВВЕДИТЕ ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТКАЗОВ НОМИНАЛЬНУЮ"

70 INPUT Y

80 PRINT "ВВЕДИТЕ ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ"

90 INPUT Z

100 LET A = X * Y * Z + A

110 NEXT I

120 LET B = A * 1E - 6

130 PRINT "ВВЕДИТЕ ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ НА УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ"

140 INPUT C

150 LET D = B * C

160 LET E = 1/D

170 PRINT "СРЕДНЯЯ НАРАБОТКА ДО ПЕРВОГО ОТКАЗА";E

180 PRINT "ВВЕДИТЕ ЧИСЛО ТЕКУЩИХ ЗНАЧЕНИЙ ВРЕМЕНИ"

190 INPUT Q

200 FOR S = 1 TO Q

210 PRINT "ВВЕДИТЕ ТЕКУЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ"

220 INPUT T

230 LET K = D * T

240 LET P = 1/EXP(K)

250 PRINT "ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ";P

260 NEXT S

270 END

Средняя наработка до первого отказа Тср=71281,93часа.

Расчет надежности стенда на IBM.

10 CLS

20 SCREEN 2

30 PRINT "РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ РЭА "

40 PRINT "----------------------------------------"

50 PRINT " НАЖМИТЕ ПРОБЕЛ "

60 PRINT "----------------------------------------"

80 IF INKEY$ <> " " THEN GOTO 80

90 CLS

95 SCREEN 1

100 PRINT "ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО НАИМЕНОВАНИЙ";

110 INPUT N

120 IF N <= 0 OR INT(N) <> N THEN GOTO 90

130 CLS

140 FOR I = 1 TO N

150 PRINT "НАИМЕНОВАНИЕ НОМЕР ("; I; ")"

160 PRINT "

170 PRINT "

180 PRINT "

190 PRINT "ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕМЕНТОВ";

200 INPUT X

210 PRINT "ВВЕДИТЕ ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТКАЗОВ";

220 INPUT Y

230 PRINT "ВВЕДИТЕ ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ";

240 INPUT Z

250 A = X * Y * Z + A

260 NEXT I

270 PRINT "ВВЕДИТЕ ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФ. НА УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ";

280 INPUT C

290 IF C = 0 THEN GOTO 270

300 PRINT "ВВЕДИТЕ СРЕДНЮЮ НАРАБОТКУ ДО ПЕРВОГО ОТКАЗА ЗАДАН-

НУЮ";

310 INPUT TSRZ

320 D = A * .000001 * C

330 G = 1 / D

340 CLS

350 PRINT "СРЕДНЯЯ НАРАБОТКА ДО ПЕРВОГО ОТКАЗА Tср.р.="; G;

"ЧАС."

360 IF G < TSRZ THEN PRINT "Tср.р. НЕ СООТВЕТСТВУЕТ ТУ";

370 IF G >= TSRZ THEN PRINT "Tср.р. СООТВЕТСТВУЕТ ТУ";

380 IF G < 1000 THEN GOTO 420

390 IF G < 10000 THEN GOTO 440

400 IF G < 100000 THEN GOTO 460

410 IF G < 1000000 THEN GOTO 480

420 S = (INT(G / 100) + 1) * 100

430 GOTO 490

440 S = (INT(G / 1000) + 1) * 1000

450 GOTO 490

460 S = (INT(G / 10000) + 1) * 10000

470 GOTO 490

480 S = (INT(G / 100000) + 1) * 100000

490 PRINT

500 PRINT "ТАБЛИЦА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКА

ЗАВИСИМОСТИ P(T)=EXP(-T/Tср.)"

510 FOR I = 0 TO S STEP S / 10

520 PRINT " X="; I, "Y="; 1 / EXP(D * I)

530 NEXT I

540 PRINT

550 PRINT "ПОСЛЕ ТОГО КАК ВЫ ЗАПИШИТЕ, ДЛЯ ВЫВОДА ГРАФИКА НАЖМИТЕ ПРОБЕЛ";

560 IF INKEY$ <> " " THEN GOTO 560

570 CLS

580 SCREEN 2

590 PRINT " ГРАФИК ФУНКЦИИ P(T)=EXP(-T/Tср.р.)"

600 LINE (0, 200)-(0, -200)

610 LINE (0, 0)-(600, 0)

620 PSET (0, 0)

630 FOR I = 0 TO S STEP S / 10

640 X =I / 10

650 Y = (1 / EXP(D * 1)) * 100

660 IF X >= 600 THEN GOTO 690

670 LINE -(X, Y)

680 NEXT I

690 LINE -(600, Y)

700 IF INKEY$ <> " " THEN GOTO 700

710 SCREEN 1

720 CLS

730 PRINT "РАСЧЕТ ФУНКЦИИ P(T)=EXP(-T/Tср.р.) ДЛЯ ЛЮБЫХ (T)"

740 PRINT "ВВЕДИТЕ (T) ЗАДАННОЕ ОТ "; 0; " ДО"; S

750 PRINT "Tз.=";

760 INPUT TZ

770 IF TZ < 0 OR TZ > S THEN GOTO 760

780 PRINT "ПРИ Tз.="; TZ; " ФУНКЦИЯ P(T)="; 1 / EXP(D * TZ)

790 PRINT

800 PRINT " ПРОДОЛЖИТЬ ВЫЧИСЛЕНИЯ (Y/N)";

810 INPUT A$

820 IF A$ = "Y" THEN GOTO 720

830 GOTO 10

2.4.5. Разработка печатной платы стенда

Компоновка печатной платы (размещение в пространстве или на плоскости) элементов, имеющих электрические соединения в соответствии с принципиальной схемой, и обеспечение допускаемого минимума паразитных взаимодействий, которые не нарушают значение расчетных выходных параметров РЭА.

Оптимальное размещение элементов преследует две важнейшие цели: снижение искажений сигналов и повышение технологичности изготовления конструктивных единиц за счет создания благоприятных условий для трассировки меж соединений элементов.

Наибольшее распространение получили критерии размещения, позволяющие прямо или косвенно достичь цели, то есть получить наименьшую суммарную длину всех соединений схемы либо числа пересечений проводников, либо наибольшей суммарной длины соединений источника сигнала.

Печатная плата стенда была разработана на основе этих требований. Она представляет собой прямоугольник фольгированного стеклотекстолита СФ - 2, размерами 400х260мм, с прямоугольным вырезом в правом верхнем углу, размерами 65х65мм для переключателя рода работ.

Кроме крепежных отверстий и отверстий для пайки радиокомпонентов плата имеет 83 отверстия диаметром 6мм, в которых размещены светодиоды, впаянные непосредственно в плату. Это позволило не применять громоздкий монтаж, для распайки светодиодов, а также в плате укреплены (для распайки элементов) гнезда, под которые просверлены отверстия диаметром 6,5мм. Все радиоэлементы, за исключением коммутационных устройств, располагаются на печатной плате стенда. С монтажной платы на металлический корпус вынесены все переключатели и кнопки. Это позволило избежать воздействия на монтажную плату механических нагрузок.

2.5. Разработка инструкций по настройке функциональных модулей ЛС: дешифратора, мультиплексных схем, арифметико-логических устройств, оперативной памяти.

2.5.1. Инструкция по настройке модуля дешифратора.

2.5.1.1. Включить стенд в сеть, переключить галетный переключатель в положение "DC".

2.5.1.2. Проверить напряжение питания, логического "0" и логической "1" у микросхемы DD15.

2.5.1.3. Проверить работоспособность светодиодов HL64 -HL67.

2.5.1.4. Проверить установку логической информации по входам данных на светодиодах HL25, HL26, HL29, HL30.

2.5.1.5. Проверить логическую информацию на выходе по семисегментной матрице И1.

2.5.1.6. Проверить работу дешифратора при прямом и обратном счете счетчика.

2.5.2. Инструкция по настройке модуля мультиплексных схем.

2.5.2.1. Включить стенд в сеть, переключить галетный переключатель в положение "MS".

2.5.2.2. Проверить напряжение питания, логического "0" и логической "1" у микросхемы DD12.

2.5.2.3. Проверить работоспособность светодиодов HL38 -HL42, HL47, HL48.

2.5.2.4. Проверить установку логической информации по входам данных на светодиодах HL38 - HL42.

2.5.2.5. Проверить логическую информацию на выходе по светодиодам HL47, HL48.

2.5.3. Инструкция по настройке модуля арифметико-логических устройств.

2.5.4. Инструкция по настройке модуля оперативной памяти.

2.5.4.1. Подключить к сети стенд, переключить галетный переключатель в положение "ОЗУ".

2.5.4.2. Проверить напряжение питания, логического "0" и логической "1" у микросхемы DD13.

2.5.4.3. Проверить работоспособность светодиодов HL63, HL75 - HL83.

2.5.4.4. Проверить установку логической информации по входам данных на светодиодах HL80 - HL83, используя переключатели S5 - S8.

2.5.4.5. Проверить установку логической информации по адресным входам, используя выходную шину счетчика DD3.

2.5.4.6. Проверить выходные импульсы микросхемы DD13 с помощью осциллографа С1 - 64.

2.5.4.7. Проверить работу входов "WE" и "CS" микросхемы DD15 с помощью переключателей S9 и S13, используя осциллограф С1 - 64.

2.5.4.8. Проверить работу микросхемы DD13 в режимах записи и чтения.

2.5.4.9. После проверки напряжений (импульсов), радиоэлементов, собрать стенд и еще раз проверить работоспособность модуля.

Протокол испытаний

2.6.1. Краткие теоретические сведения.

Преобразователь кода - устройство для перевода одной формы числа в другую.

Мультиплексор - коммутатор с несколькими информационными входами, подключаемыми к одному выходу в зависимости от состояния адресных входов.

При помощи "n" адресных входов можно выбирать один из 2 информационных сигналов. Обозначение мультиплексора (MS) на принципиальных схемах представлено на рис.2.6.1, где D1 - D4 - информационные входы, А1 и А2 - адресные входы, Y и Y - прямой и инверсный входы.

Демультиплексор - распределитель с одним информационным входом, подключаемым к одному из нескольких выходов в зависимости от состояний адресных входов.

Обозначение демультиплексора (DC) на принципиальных схемах представлено на рис.2.6.2, где D - информационный вход, А1 и А2 - адресные входы, Q1 - Q4 - выходы.

2.6.2. Результат испытания.

Таблица 2.6.1

Испытание работы мультиплексора

Таблица 2.6.2

Испытание работы демультиплексора

Похожие работы

Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов

Скачать

177203

11

1

... заменить. 6 На выходе отсутствует напряжение Отрыв транзистораVT 1 Заменить транзистор, найти причину выхода его из строя . 3.1. Введение Лабораторный стенд изготовляется с целью проведения испытаний устройств защиты судовых генераторов. Для этого студентами будут выполняться лабораторные работы, целью которых является снятие временных характеристик срабатывания приборов. Чтобы ...

Проект лабораторного стенда по изучению частотного электропривода на базе автономного инвертора напряжения фирмы OMRON

Скачать

80734

7

0

... Р- 122”.- Техническое описание. 3 “Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля”. – Энергоатомиздат, 1991.4 ДОКЛАД “Проект лабораторного стенда по изучению частотного электропривода на базе автономного инвертора напряжения фирмы OMRON”. В настоящее время на АО “Северсталь” происходит активное внедрение частотных преобразователей. Это объясняется тем, что частотное ...

Віртуальний вимірювальний комплекс на базі учбового лабораторного стенду EV 8031

Скачать

162235

26

50

... ./ “_____”_________2009р. Виконавець Студент групи x  /xxxxxx./ “_____”____________2009р. Харків 2009 ЗАТВЕРДЖЕНО xxx.03077-01 12 01-1-ЛЗ ВІРТУАЛЬНИЙ ВИМІРЮВАЛЬНИЙ КОМПЛЕКС НА БАЗІ УЧБОВОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДУ EV8031 Текст програми xxxxx.03077-01 12 01-1 Аркушів _48_ Харків 2009 ЗМІСТ 1 ТЕКСТ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕСПЕЧЕННЯ ...

Разработка лабораторного стенда для исследования фотоэффекта

Скачать

83779

5

3

... » имеет следующую структуру, которая представлена на рис. 16 : Рис. 16. Структура базы данных 5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ 5.1 Технико-экономическое обоснование Цель проекта - создание программы «Стенд для исследования фотоэффекта». Основная цель составления программного продукта заключается в том, чтобы упростить процесс изучения фотоэффекта, так как ...