лр1 технической диагностики
.pdf
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Одобрено кафедрой |
Утверждаю |
«Электрификация и |
декан факультета |
электроснабжение» |
«Транспортные средства» |
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Руководство к выполнению лабораторных работ
для студентов IV курса специальности
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
РОАТ
М о с к в а - 2 0 1 5
1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Дискретные объекты подразделяются на комбинационные и объекты с памятью. При рассмотрении комбинационных объектов принимается допущение о том, что значения выходов полностью определяются сигналами на входах в текущий момент времени и не зависят от предыстории. Кроме того, считается, что выходные координаты изменяются мгновенно вслед за вызвавшими их изменениями значений входных координат. Состояние дискретных объектов с памятью зависит не только от состояния входных сигналов в текущий момент времени, но и от состояния объекта в прошлом,
до того как указанные сигналы были поданы на входы.
Рассмотрим вначале дискретные комбинационные объекты. Их примером могут служить логические элементы «И», «ИЛИ», «НЕ» и их комбинации без обратных связей. Существует два подхода к рассмотрению комбинационных объектов. При первом подходе объект рассматривается как
«черный ящик», который описывается таблицей истинности [1].
Столбцы таблицы истинности сопоставляют входным переменным (в
левой части) и выходным функциям (в правой части). Рассмотрим, например,
таблицу истинности (табл. 1.1) двоичного дешифратора (рис. 1.1).
|
|
|
|
z1 |
|
|
|
||
|
|
BCD/ |
|
z2 |
|
|
DEC |
|
z3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
x1 |
|
|
|
z4 |
|
|
|
||
|
|
|||
x2 |
|
|
|
z5 |
|
|
|||
x3 |
|
|
|
z6 |
|
|
|||
|
|
|
|
z7 |
|
|
|
|
z8 |
|
|
|
|
|
Рис. 1.1. Двоичный дешифратор
Таблица истинности является функциональной математической моделью комбинационного объекта. Для многих задач диагностирования
недостаточно их описания в виде таблицы истинности, необходима более полная модель с учетом внутренней структуры.
Таблица 1.1
Таблица истинности двоичного дешифратора
|
Входы |
|
|
|
|
Выходы |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
x2 |
|
x3 |
z1 |
z2 |
z3 |
z4 |
z5 |
z6 |
z7 |
z8 |
0 |
|
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Дискретные устройства состоят из ряда однотипных логических элементов. Логическую сеть называют правильной, если никакие два выхода элементов не соединены вместе и все выходные функции можно представить как Булеву функцию входных переменных. Рассмотрим в качестве примера фрагмент логического блока некоторого устройства (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Фрагмент блока БЛ-23
Получим выходную функцию z методом прямой подстановки.
Обозначим буквами yi, выходы элементов объекта. Тогда, используя правила и символику Булевой алгебры, можно записать:
|
___ |
|
Ранг 1: y1 |
= c d; y2 = c+b; |
|
|
____ |
___ ______ |
Ранг 2: y3 |
= y1 d ; |
y4 = a y2 = a (c+b); |
|
___ |
_____ |
Ранг 3: z = y3 y4 = y1 d a (c+b).
Под физической неисправностью Si понимается последствие некоторого события, преобразующего исправное устройство A в неисправное
Ai. Неисправность Si называют правильной, если i-неисправное устройство Ai
описывается моделью, принятой для описания исправного устройства.
Устройство А* считается содержащим неисправность Si, если найдется хотя бы один входной набор xj на котором выходное слово zj исправного устройства отлично от выходного слова zj* устройства А* [1].
В реальных устройствах могут быть такие неисправности, которые переводят дискретный объект из комбинационного в объект с памятью и наоборот. Рассмотрим некоторые неисправности на фрагменте блока БЛ-23.
Наиболее часто встречается следующие неисправности:
-обрыв соединения;
-замыкание соединения с шиной питания;
-перепутывание связей;
-появление лишних связей;
-замыкание нескольких связей;
-установка другого элемента (например, вместо «И» — «ИЛИ»).
Значительная часть указанных неисправностей является дефектами изготовления. Их устранение часто требует значительных затрат времени на этапе наладки оборудования.
z1 — функция выхода при неисправности типа замыкание входов b и c. z2 — функция выхода при неисправности типа обрыв входа (3, 1).
Таблица функций неисправностей комбинационного устройства представляет собой совокупность таблиц истинности исправного и всех i-
неисправных устройств [1]. Примером ее части может служить табл. 1.2.
Таблица 1.2
Таблица истинности фрагмента блока при наличии и отсутствии неисправностей
|
Входы |
|
y1 |
y2 |
y3 |
y4 |
z |
z1 |
z2 |
||
а |
b |
с |
d |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Лабораторная работа 1. Определение технического состояния устройств электроснабжения на этапе эксплуатации
Цель работы
Определить техническое состояние фрагмента блока БЛ-23, исследуя
возможные его неисправности, путѐм подачи всех возможных комбинаций
входных сигналов.
Порядок выполнения работы
1.Собрать схему фрагмента блока БЛ-23 (см. рис. 1.2.), используя программу ElectronicsWorkbench [2].
2.Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов с помощью коммутационных устройств и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника,
получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, Z при исправной работе
фрагмента блока БЛ-23. Заполнить табл. 1.1.
Таблица 1.1
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z |
||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z1 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z2 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов с помощью коммутационных устройств и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника,
получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, заполнить таблицу истинности фрагмента блока БЛ-23 при неисправности типа замыкание входов b, c
(функция выхода Z1), (табл. 1.2) и обрыв входа 3.1 (функция выхода Z2),
(табл. 1.3).
4. Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов с помощью коммутационных устройств и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника,
получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, Z3 при неисправности типа замыкание на корпус. Заполнить таблицу 1.4.
5. Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов с помощью коммутационных устройств и, наблюдая
уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника,
получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, заполнить таблицу истинности фрагмента блока БЛ-23 (табл. 1.5) при неисправности типа замыкание с
шиной питания +5В (функция выхода Z4). |
|
Таблица 1.4 |
Таблица 1.5 |
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z3 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z4 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методические указания
1.Для подачи на входы фрагмента блока БЛ-23 всех возможных комбинаций уровней входных сигналов необходимо использовать четыре управляемых клавишей ключа.
2.Для реализации функций Y1, Y2, Y3, Y4, Z использовать двухвходовые логические элементы И, И-НЕ, ИЛИ, микросхемы серии 74.
2. Лабораторная работа 2. Определение технического состояния устройств электроснабжения на этапе монтажа
Цель работы
Определить техническое состояние фрагмента блока БЛ-23, исследуя
возможные его неисправности, путѐм подачи всех возможных комбинаций
входных сигналов.
Порядок выполнения работы
1.Собрать схему фрагмента блока БЛ-23 (см. рис. 1.1), используя программу ElectronicsWorkbench.
2.Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов с помощью коммутационных устройств и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника,
получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, Z1 при установке другого элемента в фрагменте блока БЛ-23. Заполнить таблицу 2.1.
3. Подать на входы схемы все возможные комбинации уровней входных сигналов и, наблюдая уровни сигналов на входах и выходе с помощью логического пробника, получить выходные функции Y1, Y2, Y3, Y4, Z2 при перепутывании связей в фрагменте блока БЛ-23. Заполнить таблицу 2.2.
Методические указания
1.Для подачи на входы фрагмента блока БЛ-23 всех возможных комбинаций уровней входных сигналов необходимо использовать четыре управляемых клавишей ключа.
2.Для реализации функций Y1, Y2, Y3, Y4, Z использовать двухвходовые логические элементы И, И-НЕ, ИЛИ, микросхемы серии 74.
1. Для реализации функции Y1, Y2, Y3, Y4, Z1 при установке другого элемента в фрагменте блока БЛ-23 поменять местами элементы DD1.1 и
DD2.1 на схеме фрагмента блока БЛ-23.
Таблица 2.1
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z3 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входы |
|
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Z4 |
||
|
|
|
|
||||||
A |
B |
C |
D |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Для реализации функции Y2 необходимо к любым входам ИС DD1
подключить независимые переменные C и D посредством коммутирующих проводников. К свободным входам подключить сигнал логической «1».
4. Для реализации функции выхода Z2 при неисправности типа перепутывание связей в фрагменте блока БЛ-23 выход элемента DD1.1
соединить с входом элемента DD4.1, а выход элемента DD2.1 соединить с входом элемента DD3.1 по схеме фрагмента блока БЛ-23.