ВПРОВАДЖЕННЯ ЛЗ У
НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС. Головне завдання промисловості в динамічному, пропорційному розвитку суспільного виробництва і підвищення його ефективності, прискорення науково-технічного прогресу (НТП), зростання продуктивності праці, поліпшення якості продукції. Розвиваються
науково-технічна революція (НТР), швидке зростання існуючих і поява нових галузей промисловості викликає, у свою чергу, необхідність подальшого розвитку системи вищої і середньої спеціальної освіти, підвищення якості підготовки молодих фахівців для всіх галузей промислового виробництва. При цьому все чіткіше на перший план виступає потреба в підготовці не просто хороших фахівців, що володіють тієї чи іншої певною сумою знань, але перш за все людей вміють творчо мислити, здатних швидко адаптуватися до безперервно мінливих вимог НТП. Таким чином, завдання підготовки висококваліфікованих кадрів, озброєних
сучасними знаннями, практичними навичками, є однією з найважливіших завдань на даному етапі. Тому зараз, як ніколи гостро, відчувається необхідність докладання максимальних зусиль для вдосконалення змісту
навчання, засобів і методів підготовки фахівців. Одним з напрямків, яким має йти це вдосконалення, є
розвиток і зміцнення матеріально-технічної бази навчального закладу. Сюди відносяться, в першу чергу, широке впровадження технічних засобів навчання, обладнання лабораторій і кабінетів новітнім обладнанням та приладами,
модернізація лабораторних стендів і макетів, з урахуванням останніх досягнень
науки і техніки на сучасній компонентної бази. Виконання учнями лабораторних робіт є важливим засобом більш глибокого засвоєння і вивчення навчального матеріалу, а також придбання практичних навичок з експериментального дослідження та поводження з радіовимірювальних приладів. Планами робіт циклової комісії радіоелектроніки передбачається розробка стендів для проведення лабораторних робіт з предмету "основи схемотехніки та імпульсної техніки". Метою цієї дипломної
роботи є розробка макету для проведення ряду лабораторних робіт. 1. ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ 1. Огляд і
порівняльний аналіз існуючих стендів Необхідність розгляду для порівняльного аналізу лабораторного стенду ЛЗ-2 пояснюється тим, що він виготовлений на промисловому рівні (як дрібно серійне
виробництво) у кількох примірниках,
він вже довгий час використовується на лабораторних
роботах з предмету "Імпульсна техніка". На основі аналізу конструкції, електричної принципової схеми,
методичних можливостей, а також виходячи з досвіду експлуатації лабораторного стенду в коледжі МКЕТ, можна зробити певні висновки і виявити недоліки, властиві не тільки лабораторному стенду ЛЗ-2, але і стендам аналогічного призначення, які використовуються в інших лабораторіях. У лабораторному стенді ЛЗ-2, в основному використовуються мікросхеми серії К155. З цієї серії використовуються широко поширені мікросхеми: ЛА3, ЛЕ1, ТЛ1, ІР1, ІЕ7 і т. д. З цього перерахування видно, що використовуються в деяких випадках мікросхеми аналогічні один одному за призначенням, але замість них можна було б використовувати ще й інші типи мікросхем. Для індикації вхідних і вихідних рівнів логічної інформації використовуються світлодіоди АЛ307Б, а також світлодіодні
матриці АЛС333Б і АЛС340А. Лицьова панель виконана на хорошому технічному рівні з двох листів оргскла і, електричної схеми нанесеною на аркуш паперу і закріпленої на лицьовій панелі між двома листами оргскла. Вся лицьова панель розділена на колірні зони, які допомагають учням краще засвоювати предмет вивчення, а також лицьова панель певною мірою дає уявлення про схему стенду. Це рішення з лицьовою панеллю буде використано й у нашому дипломному проекті. На лицьову панель виведені перемикачі і кнопки, які використовуються для завдання на входах різних пристроїв логічної інформації. На лицьовій панелі розташовується також галетних перемикач режимів роботи.
Методичні можливості стенду ЛС2: "Дослідження роботи логічних елементів"; "Дослідження роботи формувачів і генераторів"; "Дослідження роботи лічильника"; "Дослідження роботи регістру"; "Дослідження роботи тригерів"; "Дослідження роботи дешифратора"; "Дослідження роботи перетворювачів коду" ; "Дослідження роботи динамічної індикації". Ці можливості можна розширити, якщо додати кілька мікросхем і прибрати непотрібні мікросхеми.
Харчування лабораторного стенду ЛС2 здійснюється від стаціонарного
джерела живлення (5В +0, 5В, Iпотр = 0, 15А), що не дає можливості включати його в мережу 220 В, 50 Гц, так як він має
автоматичний захист від пере навантажень і замикань. Стабілізатор, що знаходиться в самому стенді ЛС2, дозволяє отримати
вихід з логічною "1". Недоліком лабораторного стенду є те, що учні не збирають схему лабораторної роботи і не отримують практичних навичок. Корпус стенду ЛЗ-2 має габарити: 260х320х60 мм. 2. Постановка завдання та основні технічні вимоги пред'являються до пристрою. У результаті проведеного аналізу недоліків і достоїнств лабораторного стенду ЛС2, а також з урахуванням технічних і методичних вимог можна сформулювати основну задачу дипломного проекту: 1) стенді необхідно
мати по можливості мінімальні розміри. Це необхідно для
того, щоб на
поверхні робочого столу можна було б розмістити всі необхідні прилади; орієнтовними розмірами є 260х440х80 мм. 2) Стенд повинен бути стійкий до механічних вібрацій, які можуть виникнути при експлуатації приладу. 3) З метою підвищення безпеки роботи зі стендом, його
харчування має здійснюватися від джерела постійної напруги величиною 5В. 4) Стенд повинен забезпечувати максимальну наочність досліджуваної схеми, для чого пропонується застосувати багатобарвну лицьову панель. 5) Стенд повинен мати мінімальну кількість зовнішніх з'єднувальних провідників для комутації, так як сполучні провідники контактних роз'ємів не забезпечують надійного з'єднання. 6) Стенд повинен давати учням практичні навички в складанні різних пристроїв, так як при цьому теоретичні відомості можна буде застосувати на практиці. Тому мінімальна кількість зовнішніх з'єднувальних провідників визначається кількістю і складністю збираються схем. 7) Стенд необхідно виконати таким чином, щоб у
процесі проведення лабораторної роботи можна було б використовувати мінімальну кількість приладів. 8) Стенд за своїм
функціональним можливостям повинен забезпечувати проведення 10-13 лабораторних робіт, для чого передбачити перемикач роду робіт. 9) Елементною базою стенду повинні бути
інтегральні мікросхеми широко поширених серій, і що мають мале споживання, наприклад серії К155, К551. Що стосується
індикаторних елементів, то вони так само повинні бути доступними, наприклад світлодіоди АЛ307Б. Всі ці вимоги повинні бути покладені в основу розробки принципової електричної схеми, зовнішнього вигляду і конструкції стенду даного дипломного проекту. 2. СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ 2.1. Розробка схеми електричної
функціональної Електрична функціональна схема стенду включає в себе наступні модулі: Модуль логічних елементів "Л"; Модуль формувачів і генераторів "Ф"; Модуль лічильника "С"; Модуль регістру "Р"; Модуль дешифрування "D"; Модуль
тригерів " Т "; Модуль перетворювачів коду" П "; Модуль арифметико-логічного пристрою" АЛУ "; Модуль оперативно-запам'ятовуючого пристрою" ОЗУ "; Модулі аналого-цифрового і цифро-аналогового пристроїв" АЦП "і" ЦАП "; Модуль джерела живлення" БП ". Модуль "Д" призначений для вивчення принципу дешифрування двійкового коду на виході лічильника в
цифри десяткового коду. Зібраний на мікросхемі К514ІД2 (дешифратор для семисегментного індикатора) і світлодіодним матриці індикаторі АЛС333Б. Модуль "АЦП" перетворює аналоговий
сигнал в цифровий. Модуль "ЦАП" призначений для
перетворення цифрового
сигналу в аналоговий. Модуль "АЛУ" призначений для перетворення кодів чисел у процесі обчислень шляхом виконання над ними арифметичних, логічних і інших операцій. Модуль "ОЗУ" призначений для відносно короткочасного зберігання часто змінявся інформації. Всі елементи схеми, що вимагають синхронізації, управляються формувачем "Ф". Індикація здійснюється в кожному модулі схеми за допомогою світлодіодів червоного свічення типу АЛ307БМ. Так як, в основному, модулі працюють по черзі в кожній лабораторній роботі, в схемі передбачений перемикач на вісім положень, що перемикає групи світлодіодів, що функціонують у конкретному досліджуваному режимі стенду. На
функціональній схемі почергове підключення світлодіодів до джерела живлення відображено наявністю модуля перемикання індикації. Модуль джерела живлення "БП" призначений для живлення стенду від
мережі 220 В. Він виробляє постійна напруга 5 В при струмі 1 А.
Джерело живлення зібраний на мікросхемі КР142ЕН5А (стабілізатор з фіксованим вихідним напругою 5 В). 2.2. Розробка схеми електричної принципової Стенд виконаний на інтегральних мікросхемах серій К155, К514, К555, К551; світлодіодним матриці АЛС333Б, світлодіодах АЛ307БМ і
транзисторах КТ315. Стенд є вдосконалене універсальний технічний засіб навчання, призначена для одержання практичних навичок та поглиблення теоретичних знань
студентів в області цифрової техніки. Стенд дає можливість досліджувати роботу логічних елементів, їх передавальні характеристики, а також вивчити роботу тригера Шмітта. Він дає можливість вивчити роботу генератора прямокутної напруги (ДПН), а також формувача імпульсів і генератора одиночного імпульсу, причому формувач імпульсу, генератор одиночних імпульсів і ГПН,
студенти практично можуть зібрати з елементів, при цьому формувач і ГПН вже вбудовані в стенд. Стенд дозволяє спостерігати роботу і зняти таблицю станів "RS", "D", "T", "JK" тригерів, причому "RS" тригер збирається на логічних елементах, а "D" і "Т"
тригери збираються практично
студентами з "RS "тригерів (як показано на лицьовій панелі), побудованих на базі" JK "тригерів, встановлених на платі стенду. Стенд дозволяє вивчити роботу: сдвигового регістру; лічильника з послідовним переносом, зібраного з "Т" тригерів (як показано на лицьовій панелі), лічильник реалізований на одній мікросхемі і перемичках; двійково-десяткового універсального лічильника, дешифратора двійкового коду, дешифратора з виходами на семисегментний світлодіодну матрицю, перетворювача коду, що складається з мультиплексора і демультиплексора (у стенді передбачена можливість спостереження за передачею інформації в режимі ущільнення каналів), досліджувати роботу арифметико-логічного пристрою (АЛП), оперативно - запам'ятовуючого пристрою (ОЗП), цифро-аналогового і аналого- цифрового перетворювачів (
відповідно ЦАП і АЦП). Всі можливості стенду реалізовані у дев'ятнадцяти лабораторних роботах:
логічні елементи, формувач імпульсів і генератори, тригер Шмітта, інтегральні тригери, універсальний зсувний регістр, лічильник з послідовним переносом, універсальний двійково-десятковий лічильник, дешифратори, перетворювачі коду, АЛУ, ОЗУ, ЦАП і АЦП .
Принципова схема стенду виконана в основному на тих мікросхемах, які досліджуються в лабораторних роботах. Для індикації вхідних і вихідних рівнів мікросхем застосовані світлодіоди АЛ307БМ (світиться світлодіод
відповідає логічній "1" рівня ТТЛ). Живлення подається постійно на всі мікросхеми. У правому верхньому куті стенду розташований галетних перемикач на десять положень, за допомогою якого комутуються необхідні для тієї чи іншої роботи світлодіоди, а всі інші при цьому не працюють.
Принципова схема стенду виконана у вигляді схем окремих вузлів, представлених на лицьовій панелі. Вузол дешифраторів складається з мікросхем D11 типу К514ІД2 і світлодіодним матриці Н1 типу АЛС333Б, які працюють спільно з вузлом лічильника. Цей вузол дозволяє спостерігати брязкіт контактів кнопки S1. При цьому спочатку треба
встановити лічильник у нульовий стан шляхом натискання кнопки S2.Прі натисканні кнопки S1 виробляється серія імпульсів, які виникають при брязкоту кнопки, яка передається через елементи D1.2 і D5.2 на рахунковий вхід лічильника і підраховується ім. Ще не відпущена кнопка S1, рівень логічної "1" з цієї кнопки дозволяє проходження імпульсів з частотою 1 Гц, що дозволяє відрізнити даний режим роботи від інших.
Резистор R5 формує на вході елемента D1.2 рівень логічного "0", в той час, коли рухомий контакт кнопки S1 знаходиться в проміжному положенні і не стосується нерухомих контактів. Це необхідно для забезпечення правильної роботи схеми при дослідженні брязкоту S1 (реєстрація брязкоту тільки при натисканні S1). Дешифратор двійкового коду реалізований на другій половині мікросхеми DD11 типу К514ІД2. Для включення тільки другої половини мікросхеми необхідно подати на вхід W2 логічний "0", що і робить галетних перемикач, коли включає ланцюг:
земля - вхід W2 (положення перемикача S14.2 - восьме). Код (адреса) передається від лічильника DD3 по адресній шині А1 і А2. Вихідні логічні рівні индицируются світлодіодами НL58-HL62. Демультиплексор DD11 типу К155ІД4 використовується разом з мультиплексором DD10 типу К155КП7. Вхідні логічні рівні мультиплексора задаються перемикачами S5-S8, адресна шина підключена до вихідній шині лічильника DD3, який також необхідний у цій роботі. Третій адресний вхід А3 з'єднаний зі входом V і з землею через галетних перемикач S14.2: 7. Вхід А3 з'єднаний з "землею", так як використовуються тільки чотири входи мультиплексора, а вхід V з'єднаний з "землею", так як це вхід дозволу, а також тому, що це інверсний вхід. Вхідні і вихідні логічні рівні индицируются світлодіодами HL48 - HL53. Демультиплексор DD11
працює тільки, коли галетних перемикач S14.2 знаходиться в положенні "сім". У цьому випадку на вхід W1 подається логічний "0", який включає половину дешифратора К155ІД4 - DCD. На вхід Е подається
інформація з мультиплексора DD10. Діоди VD7, VD8 необхідні для забезпечення правильної роботи демультиплексора, а також R77 - R79, створюють необхідний логічний рівень на виходах демультиплексора-E, W1, а також W2. Вхідні логічні рівні индицируются світлодіодами HL52, HL53, вихідними світлодіодами HL54 - HL57. Діоди VD4, VD5 необхідні для
того щоб не відключалися світлодіоди лічильника DD3. Діоди VD7, VD8 також необхідні як розв'язують при роботі мультиплексора і демультиплексора в режимі ущільнення каналів. Вузол арифметико-логічного пристрою виконаний на мікросхемі DD13 типу К155ІП3. На входи операнда А подані
відповідні логічні рівні, виражені словом-1011, це зроблено через необхідність зменшити кількість перемикачів, що в свою чергу суттєво зменшує габарити корпусу стенду. На входи операнда У подаються логічні рівні С перемикачів S5 - S8, які можуть змінювати операнд В. Входи вибору режиму роботи - входи S - підключені до вихідних шин лічильника DD3, який і керує входами S (тобто входи визначають операцію, виконувану з операндами А і В). Входи S виконують
функції задатчика коду операції, вони можуть бути або 16 арифметичних, або 16 логічних. Вхід М - вхід вибору виду операцій, в залежності від положення перемикача S13 виконуються або арифметичні, або
логічні операції.
Вихід "А = В" -
вихід цифрового компаратора, що визначає співвідношення між операндами А і В, вихід Сn +4- вихід перенесення, який показує переповнення вихідний
шини АЛП. Вхідні і вихідні рівні логічної інформації индицируется світлодіодами HL64 - HL74. Вузол оперативно - запам'ятовуючого пристрою (ОЗП) реалізований на мікросхемі DD13. Входи адресної шини підключені до вихідній шині лічильника DD3. Входи даних підключені до перемикачів S5 - S8. Вхід дозволу запису - вхід WE задається через перемикач S13, вхід вибору кристала - вхід CS - задається перемикачем S9. Вхідні і вихідні логічні рівні индицируются світлодіодами HL63, HL75 - HL83. Вузол аналого-цифрового і цифро-аналогового пристроїв (відповідно АЦП і ЦАП) виконаний на мікросхемі DA1 типу К551УД2А, до якої входять два операційних підсилювача (ЗУ) - DA1.1 і DA1.2. ЦАП реалізований на ОУ DA1.1, підключений інверсним входом до опорам R89-R92, з'єднані в свою чергу з вихідною шиною лічильника DD3. Вихідний сигнал знімається з гнізда х50. АЦП реалізований на тій же схемі ЦАП з підключенням до входу лічильника DD3 "прямий рахунок" елемента І-НЕ, до якого підключені формувач і ОУ DA1.2 виходом через інвертор. ОУ DA1.2 працює в якості аналогів компаратора, на один із входів якого подається змінюється, за допомогою опору R1, вхідна напруга. Аналоговий компаратор реалізований, як вже було сказано вище, на ОУ DA1.2. У цих роботах на стенді використовуються гнізда х46 - х51. Комутація всіх лабораторних робіт здійснюється галетним перемикачем S14. Він підключає напруга живлення (+5 В) секцією S14.1 або загальний дріт секцією S14.2 для подачі напруги на світлодіоди
відповідної лабораторної роботи. При включенні логіки ("Л"), що
відповідає проведення лабораторної роботи "логічні елементи" плюс 5 У (через S14.1: 1) подається на світлодіоди HL30, HL32, HL33, HL35. У всіх інших положеннях перемикача S14.1 живлення подається на світлодіод HL34, так як він використовується у всіх лабораторних роботах, крім роботи "логічні елементи". На
індикаторну матрицю
харчування подається тільки в положенні S14.1: 6 при вивченні роботи дешифратора. На світлодіоди HL31, HL36 - HL47 і HL4 - HL13 харчування подається тільки у
відповідних положеннях перемикача S14.2. ("Ф", "Т", "Р"), оскільки при інших роботах ці вузли не використовуються. На світлодіоди HL24, HL25 харчування подається в положеннях S14.2 "С", "Д", "П", "ALU", "RAM" і "ЦАП і АЦП", для чого використовуються розв'язуючи діоди VD3 - VD5. На решту світлодіоди лічильника DD3 і світлодіоди мультиплексора, ALU харчування подається тільки у відповідних положеннях перемикача S14.2. Світлодіоди HL75 - HL78 харчування плюс 5 У подається в положенні перемикача S14.1: 10, це зроблено через те що виходи мікросхеми інверсні, решта світлодіоди HL63, HL79 - HL83 підключаються до живлення через перемикач у положенні S14.2: 10. Біля кожної мікросхеми встановлені
конденсатори С2 - С14. Вони служать для зменшення високочастотних пульсацій по ланцюгах харчування і запобігають можлива поява високочастотної генерації мікросхем. Для зменшення низькочастотних пульсацій служить електролітичний
конденсатор С1, ємністю 500 мкФ. У схемі передбачені також формувач логічної "1", зібраний на
транзисторі VT (КТ815А) і стабілітроні VD2 (КС147А). Він зібраний за схемою
найпростішого стабілізатора напруги, і особливостей не має. Цей вузол необхідний, оскільки напруга плюс 5 У не можна безпосередньо подавати на входи мікросхем (допускається подання на вхід U <= 4,5 В за ТУ). В умовах мінливої навантаження (кнопки і перемикачі можуть бути в різних положеннях, підключаючи різну кількість ланцюгів зі світлодіодами) однакову
яскравість світіння світлодіодів в будь-якій ситуації може забезпечити тільки
стабілізатор напруги. У схемі передбачена паралельна захист від неправильного включення джерела живлення. Вона містить стабілізатор VD1 (КС156А) і запобіжник F1 на 0,5 А. У нормальному режимі роботи, тобто коли напруга на вході включено в правильній полярності і не перевищує 5,6 В, стабілітрон VD1 закритий, і не робить ніякого впливу на роботу іншої частини схеми. Якщо ж напруга на вході перевищить напругу стабілізації стабілітрона VD1 (5,6 В), останній входить в режим лавинного пробою і обмежує подається на іншу частину схеми напруга на рівні, що не перевищує 6 В. Оскільки обмежує опір відсутній, то струм через запобіжник і стабілітрон тече великий, і тому запобіжник швидко розплавляється, розриває харчування схеми. Схожі
процеси відбуваються і при неправильному підключенні полюсів джерела живлення. Запобіжник F1 і в цьому випадку також швидко розплавляється, розірвавши харчування схеми. Для живлення стенду необхідний зовнішній
джерело живлення з Uпит = 5 В + 0,5 В і струмом не менше 0,5 А. 2.3. Електричний розрахунок принципової схеми 2.3.1.
Розрахунок дешифратора. Дешифратор - це електронний вузол, який здійснює мікрооперацію перетворення
сигналів вхідного n - розрядного коду числа у вихідний сигнал на одній з m = 2 вихідних шин.
Сигнали, відповідні змінним вхідного коду - Х1, Х2, ... Хn, вихідні
сигнали дешифратора - Y1, Y2, ... Ym, Ym. Дешифратори є вузлами комбінаційного типу, в яких кожній комбінації вхідних аргументів відповідає одна і тільки одна одинична вихідна
функція. Вихідні
функції дешифратора описуються наступною системою логічних виразів: 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 Із системи рівнянь випливає, що для побудови дешифратора, перетворюючого n - розрядний двійковий код, необхідно мати m електронних логічних елементів І з n входами кожен. 2.3.2. Розрахунок мультиплексний схем. Мультиплексні схеми збираються з мультиплексора або демультиплексора. Мультиплексор - комутатор, що передає інформацію з N - входів на один з виходів в залежності від двійкового адреси. Демультиплексор - вузол, послідовно розподіляючи-ющій по виходах
сигнали, що надходять на його вхід. Тобто передає інформацію з єдиного входу на один з N - виходів в залежності від двійкового адреси. За допомогою демультиплексора можна здійснити почергове вмикання і вимикання пристроїв. Використовуючи цю властивість можна економити на кількості шин. Мультиплексор встановлюється з боку передавача інформації, що надходить на входи D1 - D4 при цьому кількість
інформаційних шин J = 2A, де А - число адресних входів. Демультиплексор встановлюється з боку приймача інформації, причому на його виходах Q1 - Q4 інформація відтворюється по черзі. Таким чином кількість шин каналу зв'язку K = A + 1 (адресні шини плюс одна інформаційна). Така схема дозволяє економити шини каналу зв'язку в кількості л = JK. Наприклад, при А = 4 мультиплексна схема здатна передати двійкове
слово, що містить 16 розрядів (J = 24); л = 16 - (4 +1) = 11, тобто економиться 11шін.
Розрахунок надійності пристрою 2.4.1. Вихідні дані.
Електрична схема пристрою та перелік її елементів. Режими роботи всіх елементів. Інтенсивність відмов всіх елементів в нормальних умовах експлуатації при нормальному навантаженні. Умови експлуатації: - лабораторні; - температура навколишнього середовища: 20 ± 5 градусів; - діапазон відносних тисків: 630 - 800 мм рт.ст.; - вологість: 60 ± 15 відсотків. Середнє напрацювання до першої відмови не менше: 60000 годин. 2.4.2. Розрахунок електричного навантаження елементів.
Таблиця 2.1 Карта робочих режимів резисторів
| Найменування елемента | Ррас, Вт | Роті, Вт | Кн |
| Резистор постійний МЛТ-0, 125 ВТ | 0,1 | 0,125 | 0,8 |
| Резистор змінний СП-0, 25 Вт | 0,1 | 0,25 | 0,4 |
Таблиця 2.2 Карта робочих режимів конденсаторів
| Найменування елемента | Uраб, У | Uту, У | Кн |
| Конденсатор електролітичний алюмінієвий | 5 | 16 | 0,31 |
Таблиця 2.3 Карта робочих режимів світлодіодів
| Найменування елемента | Uраб, У | Uту, У | Кн |
| Світлодіод | 1,5 | 2 | 0,75 |
Таблиця 2.4 Карта робочих режимів мікросхем
| Найменування елемента | Ррас, Вт | Роті, Вт | Кн |
| Мікросхема інтегральна | 0,1 | 0,3 | 0,33 |
Складемо схему з'єднання виробів по надійності.
Таблиця 2.5 Схема з'єднань виробів з надійності
| Найменування | Кількість елементів, шт. | Інтенсивність відмов номінальна | Поправочний коефіцієнт a |
| Резистор постійний МЛТ-0, 125 Вт | 51 | 0,4 | 0,8 |
| Світлодіод | 34 | 5 | 0,9 |
| Мікросхема | 6 | 1,5 | 0,1 |
| Мікропереклю кач | 12 | 30 | 0,1 |
| Гнізда контактні | 31 | 0,2 | 0,07 |
| Пайка | 234 | 0,004 | 0,1 |
2.4.3. Розрахунок залежності ймовірності безвідмовної роботи від напрацювання проведено на IBM. Програма обчислення напрацювання до першої відмови: 10 PRINT "Введіть кількість найменувань ЕЛЕМЕНТІВ" 20 INPUT M 30 FOR I = 1 TOM 40 PRINT "Введіть кількість елементів" 50 INPUT X 60 PRINT "ВВЕДІТЬ ІНТЕНСИВНІСТЬ ВІДМОВ НОМІНАЛЬНИЙ" 70 INPUT Y 80 PRINT "ВВЕДІТЬ Поправочний КОЕФІЦІЄНТ "90 INPUT Z 100 LET A = X * Y * Z + A 110 NEXT I 120 LET B = A * 1E - 6130 PRINT" ВВЕДІТЬ Поправочний коефіцієнт на УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ "140 INPUT C 150 LET D = B * C 160 LET E = 1 / D 170 PRINT "Середнє напрацювання ДО ПЕРШОГО ВІДМОВИ"; E 180 PRINT "ВВЕДІТЬ ЧИСЛО поточне значення часу" 190 INPUT Q 200 FOR S = 1 TO Q 210 PRINT "ВВЕДІТЬ поточне значення часу" 220 INPUT T 230 LET K = D * T 240 LET P = 1/EXP (K) 250 PRINT "Імовірність безвідмовної роботи"; P 260 NEXT S 270 END Середнє напрацювання до першої відмови ТСР = 71281,93 години. Розрахунок надійності стенду на IBM. 10 CLS 20 SCREEN лютого 1930 PRINT "РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ РЕА" 40 PRINT "----------------------------------- -----" 50 PRINT "НАТИСНІТЬ ПРОБІЛ" 60 PRINT "----------------------------------- -----" 80 IF INKEY $ <> "" THEN GOTO 80 90 CLS 95 SCREEN 1 100 PRINT "Введіть кількість найменувань"; 110 INPUT N 120 IF N <= 0 OR INT (N) <> N THEN GOTO 90 130 CLS 140 FOR I = 1 TO N 150 PRINT "НАЙМЕНУВАННЯ НОМЕР ("; I; ")" 160 PRINT "170 PRINT" 180 PRINT "190 PRINT" Введіть кількість елементів ", 200 INPUT X 210 PRINT" ВВЕДІТЬ ІНТЕНСИВНІСТЬ ВІДМОВ "; 220 INPUT Y 230 PRINT "ВВЕДІТЬ Поправочний коефіцієнт"; 240 INPUT Z 250 A = X * Y * Z + A 260 NEXT I 270 PRINT "ВВЕДІТЬ Поправочний коеф. НА УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ "; 280 INPUT C 290 IF C = 0 THEN GOTO 270 300 PRINT" ВВЕДІТЬ Середнє напрацювання ДО ПЕРШОГО ВІДМОВИ ЗАДАТИ-ву "; 310 INPUT TSRZ 320 D = A * .000001 * C 330 G = 1 / D 340 CLS 350 PRINT "Середнє напрацювання ДО ПЕРШОГО ВІДМОВИ Tср.р. ="; G; "ЧАС." 360 IF G <TSRZ THEN PRINT "Tср.р. НЕ ВІДПОВІДАЄ ТУ "; 370 IF G> = TSRZ THEN PRINT" Tср.р.
ВІДПОВІДАЄ 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 "ТАБЛИЦЯ ДЛЯ ПОБУДОВИ ГРАФІКА ЗАЛЕЖНО 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" ПІСЛЯ ТОГО ЯК ВИ ЗАПИШІТЬ, ДЛЯ ВИВЕДЕННЯ ГРАФІКА НАТИСНІТЬ ПРОБІЛ "; 560 IF INKEY $ <>" "THEN GOTO 560 570 CLS 580 SCREEN 2590 PRINT "ГРАФІК ФУНКЦІЇ 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 "РОЗРАХУНОК ФУНКЦІЇ P (T) = EXP (-T/Tср.р.) ДЛЯ БУДЬ-ЯКИХ (T) "740 PRINT" ВВЕДІТЬ (T) задається від "; 0;" ДО "; S 750 PRINT" Tз .= "; 760 INPUT TZ 770 IF TZ <0 OR TZ> S THEN GOTO 760 780 PRINT" ПРИ Tз .= "; TZ;" ФУНКЦІЯ P (T) = "; 1 / EXP (D * TZ) 790 PRINT 800 PRINT" Вперед ОБЧИСЛЕННЯ (Y / N) "; 810 INPUT A $ 820 IF A $ =" Y "THEN GOTO 720 830 GOTO 1910 2.4.5.
Розробка друкованої плати стенду Компонування друкованої плати (розміщення в просторі або на площині) елементів, що мають
електричні з'єднання згідно з принциповою схемою, і забезпечення допустимого мінімуму паразитних взаємодій, які не порушують значення
розрахункових вихідних параметрів РЕА. Оптимальне розміщення елементів переслідує дві найважливіші цілі: зниження спотворень сигналів і підвищення технологічності виготовлення конструктивних одиниць за рахунок створення сприятливих умов для трасування між сполук елементів. Найбільшого поширення набули критерії розміщення, що дозволяють прямо чи опосередковано досягти мети, тобто отримати найменшу сумарну довжину всіх з'єднань схеми або числа перетинів провідників, або найбільшої сумарної довжини з'єднань джерела сигналу. Друкована плата стенду була розроблена на основі цих вимог. Вона являє собою прямокутник фольгированного стеклотекстолита СФ - 2, розмірами 400х260мм, з прямокутним вирізом у правому верхньому кутку, розмірами 65х65мм для перемикача роду робіт. Крім кріпильних отворів і отворів для пайки радіокомпонентів плата має 83 отвори діаметром 6 мм, в яких розміщені світлодіоди, впаяні безпосередньо в плату. Це дозволило не застосовувати громіздкий монтаж, для розпаювання світлодіодів, а також в платі укріплені (для розпаювання елементів) гнізда, під які просвердлені отвори діаметром 6,5 мм. Всі радіоелементи, за винятком комутаційних пристроїв, розташовуються на друкованій платі стенду. З монтажної плати на металевий корпус винесені всі перемикачі і кнопки. Це дозволило уникнути впливу на монтажну плату механічних навантажень. 2.5. Розробка інструкцій з налаштування
функціональних модулів ЛЗ: дешифратора, мультиплексний схем, арифметико-логічних пристроїв, оперативної пам'яті. 2.5.1. Інструкція з налаштування модуля дешифратора. 2.5.1.1. Включити стенд в мережу, переключити галетних перемикач в положення "DC". 2.5. 1.2. Перевірити напруга живлення, логічного "0" і логічної "1" у мікросхеми DD15. 2.5.1.3. Перевірити працездатність світлодіодів HL64-HL67. 2.5.1.4. Перевірити установку логічної інформації з входів даних на світлодіодах HL25, HL26, HL29, HL30 . 2.5.1.5. Перевірити логічну інформацію на виході по семисегментний матриці І1. 2.5.1.6. Перевірити роботу дешифратора при прямому і зворотному рахунку лічильника. 2.5.2. Інструкція з налаштування модуля мультиплексний схем. 2.5.2.1. Включити стенд в мережу, переключити галетних перемикач в положення "MS". 2.5.2.2. Перевірити напруга живлення, логічного "0" і логічної "1" у мікросхеми DD12. 2.5.2.3. Перевірити працездатність світлодіодів HL38-HL42, HL47, HL48. 2.5.2.4. Перевірити установку логічної інформації з входів даних на світлодіодах HL38 - HL42. 2.5.2.5. Перевірити логічну інформацію на виході по світлодіодам HL47, HL48. 2.5.3. Інструкція з налаштування модуля арифметико-логічних пристроїв. 2.5.4. Інструкція з налаштування модуля оперативної пам'яті. 2.5.4.1. Підключити до мережі стенд, переключити галетних перемикач в положення "ОЗУ". 2.5.4.2. Перевірити напруга живлення, логічного "0" і логічної "1" у мікросхеми DD13. 2.5.4.3. Перевірити працездатність світлодіодів HL63, HL75 - HL83. 2.5.4.4. Перевірити установку логічної інформації з входів даних на світлодіодах HL80 - HL83, використовуючи перемикачі S5 - S8. 2.5.4.5. Перевірити установку логічної інформації з адресним входів, використовуючи вихідну шину лічильника DD3. 2.5.4.6. Перевірити вихідні імпульси мікросхеми DD13 за допомогою осцилографа С1 - 64. 2.5.4.7. Перевірити роботу входів "WE" і "CS" мікросхеми DD15 за допомогою перемикачів S9 і S13, використовуючи осцилограф С1 - 64. 2.5.4.8. Перевірити роботу мікросхеми DD13 в режимах запису і
читання. 2.5.4.9. Після перевірки напруг (імпульсів), радіоелементів, зібрати стенд і ще раз перевірити працездатність модуля.
Протокол випробувань 2.6.1. Короткі теоретичні відомості. Перетворювач коду - пристрій для переведення однієї форми числа в іншу. Мультиплексор - комутатор з кількома інформаційними входами, які підключаються до одного виходу в залежності від
стану адресних входів. За допомогою "n" адресних входів можна вибирати один з 2 інформаційних сигналів. Позначення мультиплексора (MS) на принципових схемах представлено на ріс.2.6.1, де D1 - D4 -
інформаційні входи, А1 і А2 - адресні входи, Y і Y - прямий і інверсний входи. Демультиплексор - розподільник з одним
інформаційним входом, що підключається до одного з декількох виходів в залежності від статків адресних входів. Позначення демультиплексора (DC) на принципових схемах представлено на ріс.2.6.2, де D -
інформаційний вхід, А1 і А2 - адресні входи, Q1 - Q4 - виходи. 2.6.2. Результат
випробування. Таблиця 2.6.1
Випробування роботи мультиплексора
| D1 | D2 | D3 | D4 | A1 | A2 | Y | Y |
| 1110 | 0000 | 1111 | 0000 | 0101 | 0011 | 1010 | 0101 |
Таблиця 2.6.2 Випробування роботи демультиплексора
| D | A2 | A1 | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 |
| 1 | 0101 | 0011 | 1000 | 0100 | 0010 | 0001 |
| 0 | 0101 | 0011 | 0000 | 0000 | 0000 | 0000 |
