- •1. Технічні характеристики
- •2.Огляд і аналіз аналогів
- •Рис 1. Схема терморегулятора.
- •Терморегулятор для аквариума
- •Рис 2.Принципиальная схема
- •Термостат для аквариума.
- •Термометр-термостат для акваріума .
- •Рис 4.Термостат для акваріума.
- •4.Проектно-конструкторський розділ Розробка структурної та функціональної схем
- •Рис 5.Блок-схема
- •3.2.Опис принципу дії
- •3.3 Електричні розрахунки
- •4.Розрахунок надійності
- •4.2 Розрахунок надійності мікроконтроллерної системи керування кліматом
- •11.Висновки
- •12.Список літератури
3.3 Електричні розрахунки
Проведемо наближений розрахунок споживаної потужності пристрою.
Осккільки основними споживачами електричного струму є мікросхеми, то наближено розрахувати споживану потужність можна за формулою:
,
Де – споживана потужність k-ї мікросхеми.
Де – споживана напруга живлення.
Де – споживаний струмk-ї мікросхеми.
Оскільки потужність дискретних елементів не є високою, в даному випадку нею можна знехтувати. Проведемо розрахунки лише для інтегральних елементів.В даному пристрої таких елементів 4: інтегральний стабілізатор DA1 - KP142EHSA , мікроконтроллер DD1 - PIC16F84 , программатор HG - BQ-M51DRD , інтегральний датчик температури BK - DS18B20.
Таким чином , повна формула потужності матиме вигляд:
;
Дані наведемо в таблиці .
Маркіровка |
Потужність однієї мікросхеми, мВт |
Кількість |
Сумарна потужність, мВт |
KP142EHSA |
? |
1 |
? |
PIC16F84 |
? |
1 |
? |
BQ-M51DRD |
? |
1 |
? |
DS18B20 |
? |
1 |
? |
Всього |
? |
4 |
? |
Оскільки потужності мікросхем вибрані з допомогою довідника, то наближена потужність пристрою буде такою.
?
Отже можна зробити висновок, що отримана споживана потужність є меншою за задану технічну характеристику, а це свідчить про правильний вибір схемо-технічного вирішення пристрою.
4.Розрахунок надійності
Забезпечення надійності являється однією з основних-задач техніки. Це зумовлено появою складних електронних систем i великих втрат, що зв'язані з їх відмовами. В деяких випадках низька надійність приводить до того, що вартість експлуатації устаткування на протязі року в декіька раз перевищує вартість самого устаткування.
Надійність - властивість апаратури виконувати задані функції, в чaci значення встановлених експлуатаційних показників в заданих межах. При цьому мають виконуватись умови зберігання, транспортування, технічного обслуговування, ремонту, певні умови використання. Надійність характеризується рядом властивостей:
1) безвідмовність (властивість апаратури неперервно зберігати роботоздатність на протязі визначеного часу);
2) довговічність;
3) ремонтопридатність;
4) збережуваність.
Надійність залежить від умов експлуатації, технології виготовлення, використовуваної системи контролю якості, вихідних матеріалів i комплектуючих. Забезпечення надшності означає усунення можливих причин порушення властивостей надійності, що приводить до виникнення різного типу відмов.
Під відмовою розуміють подію, що полягає в повній чи частковій втраті роботоздатності приладу.
Основною кількісною характеристикою надійності являється функція надшності або скорочено надійність, яка по визначенню рівнa iмовірності того, що в заданому інтервалі часу або в межах заданої наробки при заданих режимах i умовах експлуатації відмов в системі не виникає, тобто P(t) I W{T>t}, де Т - час безвідмовної роботи системи, t - заданий час, W{A} – імовірності події А, у даному випадку подія А заключається у тому, що T>t.
Непередбачувані експлуатаційні відмови представляють собою непередбачувані відмови повнонадійної PEA, які виникають в період нормальної експлуатації, коли приробка пристрою вже закінчилася, а зношування i природнє старіння ще не наступили. Ці відмови обумовлені чисто випадковими факторами, такими як: приховані внутрішні дефекти, які не можуть бути виявлені системою технологічного контролю; малоімовірні, i тому не передбачені схемою та конструкцією технологічні дефекти; відхилення режимів роботи; співставлення параметрів концентрацій зовнішніх навантажень i внутрішніх напружень; помилки операторів у період експлуатації. У зв'язку з перерахованими причинами поява таких відмов принципово не виключена і рівноімовірна в чaci:
Розрахунок характеристик надійності полягає у визначенні показників надійності виробу по відомим характеристикам надійності складових компонент i умовам експлуатації.
Приблизний розрахунок отримують по формулі:
При уточненому розрахунку надійності враховують зовнішні дії, впливи теплових i електричних навантажень елементів пристрою. Розрахунок проводять по формулі:
,де
P(t) — ймовірність безвідмовної роботи;
— інтенсивність відмов елементів j-ої рівнонадійної группи при заданих експлуатаційних даних;
— інтенсивність відмов елементів j-ої рівнонадійної группи в номінальному режимі.
— поправочний коефіцєнт інтенсивності відмов групп, що враховує вплив температури навколишнього середовища i електричне навантаження елемента;
— враховує умови експлуатації радіоелектронної апаратури;
— вплив механічних факторів ( вібрація, ударів навантаження);
— вплив кліматичних факторів ( температура, вологість);
— умови роботи при пониженому тиску.
Значення поправочного коефіцєнта в залежності від температури і коефіцієнта навантаження знаходять в довіднику, коефіцієнти також .
При цьому під коефіцієнтом навантаження кн розуміють відношення робочого навантаження, встановленого по визначеному параметру, який діє на елемент, до цого номінального навантаження, що встановлене нормативно-технічною документацією.
Згідно ТЗ умови експлуатації приладу лабораторні. Для лабораторних умов характерно:
t = +15...+35°C;
вологість 45. ..75%;
атмосферний тиск 86... 104 кПа.
По відповідних таблицях [1] знаходять коефіцієнти:
Отже , .
Коефіцієнт aj знаходять для кожної групи окремо, знаючи температуру
( +15...+35 °С) i рекомендовані значення . Далі складається таблиця згідно електричного розрахунку принципової схеми выбраної елементної бази. Довідникові дані про знаходять з відомих джерел . Примітка: розрахунок надійності проводиться без врахування монтажу.