НИКС_ЛАБ_1
.docxСанкт – Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
кафедра ИИСТ
Курсовая работа по дисциплине
«Надежность и качество средств ИИТ»
на тему:
«Расчет надежности блока проектируемого измерительного устройства»
Вариант 4-4
Факультет: ИБС
Группа:
Студент:
Преподаватель:
Санкт – Петербург
201
Лабораторная работа №1
Блок 1 – расчет схемы. Автоматизация расчета LabView.
Цель работы: автоматизация алгоритмов расчета надежности для генератора прямоугольных импульсов в среде LabView при различных видах отказов, с возможностью изменения параметров схемы генератора.
Задание на работу: Для заданной схемы блока измерительного устройства (генератора прямоугольных импульсов, рис. 1) обеспечить время безотказной работы (с учетом внезапных и постепенных отказов) в один год с вероятностью P=0.98. Режим работы блока непрерывный круглосуточный. Условия эксплуатации нормальные. В среде графического программирования LabVIEW реализовать блок расчета схемы генератора прямоугольных импульсов.
R1
ОУ
С
R3
R2
Uвых
-
+
Общие сведения: мультивибратор – это релаксационный генератор, вырабатывающий импульсы почти прямоугольной формы. Он может работать в режиме автоколебаний, либо в ждущем режиме. В режиме автоколебаний он не имеет состояния устойчивого равновесия. При работе мультивибратора в этом режиме существуют два чередующихся состояния квазиравновесия. Состояние квазиравновесия характеризуется сравнительно медленным изменением токов и напряжений, приводящих к некоторому критическому состоянию, при котором создаются условия для скачкообразного перехода мультивибратора из одного состояния в другое. Период колебаний при этом зависит от параметров схемы. В ждущем режиме мультивибратор имеет состояние устойчивого равновесия и состояние квазиравновесия. Переход из первого во второе происходит в результате воздействия внешних запускающих импульсов, а возвращение в устойчивое состояние - самостоятельно по истечении некоторого времени, зависящего от параметров схемы. Описание схемы:
В момент t=0 включается источник питания ИОУ. При этом начинает возрастать , а следовательно, и напряжение, снимаемое с делителя R1, R2 и поданное на вход , что вызывает дальнейшее увеличение выходного напряжения , т.е. происходит лавинообразный процесс, в результате которого скачкообразно возрастает до значения (это первое состояние квазиравновесия), а- до значения , где
Напряжение при этом практически не изменяется и равно нулю.
С увеличением t за счет заряда конденсатора через резистор увеличивается напряжение по экспоненциальному закону до значения Е.
В момент времени . При этом уменьшается лавинообразно, меняя полярность на противоположную. В результате окончания этого лавинообразного процесса , а .
Конденсатор начинает разряжаться через резистор и стремится перезарядиться до напряжения .
В момент, когда при перезагрузке конденсатора напряжение достигает значения , вновь возникает регенеративный процесс, завершающийся переключением схемы во второе состояние квазиравновесия.
Таким образом, периодически происходит переход из одного состояния квазиравновесия в другое.
Расчет схемы.
R2 UR1 = 1.667
UR2 = 1.667
UR3 = 8.333
Ue = 8.333
UR2 = Uv – Ue Uc = 8.333
I1 = 5.556 * 10-4
I2 = 6.944 * 10-4
I3 = 6.944 * 10-4
P1 = 9.259 * 10-4
P2 = 1.157 * 10-3
P3 = 5.787 * 10-3
F= 1.782 *103
Рассчитаем схему с использованием разработанного ВИ в LabView.
Расчеты совпадают.
Рассчитаем минимальное и максимальное значения частоты генерации F, считая, что указанная в задании относительная погрешность всей схемы, т. е. относительная погрешность F.
Выбор элементов:
Для удобства монтажа и трассировки платы. Выбираем элементы C1, R1, R2, R3. Как навесные элементы, а ОУ как элемент поверхностного монтажа.
Операционный усилитель следует выбрать с двух полярным питанием, для создания импульсов, как с положительной, так и с отрицательной амплитудой. Выбираем КР544УД1А. Корпус типа DIP8. Применяются при создании видеоусилителей, импульсных усилителей, усилителей фотоприемников, генераторов высокочастотных колебаний.
Резисторы и конденсаторы следует выбирать по номиналу из условия, что приподстановки в формулу для частоты генерации элементов с максимальной погрешностью, значение частоты не выйдет за границы и , так же следует учитывать нагрузку на них.
Допустим ;
тогда, подставив в формулу для F значения сопротивлений и емкости в соответствии с этой погрешностью, получим:
- лежит в интервале ()
- лежит в интервале ()
Так как полученные значения лежат в интервале [следовательно, выбранные элементы нам подходят.
R1 - C1-4-0,062 Вт 5% 3 кОм ±1%
R2 - C1-4-0,062 Вт 5% 2.4 кОм ±1%
R3 - C1-4-0,062 Вт 5% 12 кОм ±1%
С1 – К10-17Б М150 5 0.039 мкФ ±2%
МС- МС100-50805