Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2013 в 15:05, курсовая работа
Степень интеграции элементов в микросхемах на сегодняшний день очень высока. В результате этого развития появились многофункциональные микросхемы, называемые микроконтроллерами. Они могут объединять себе микропроцессор, АЛУ, порты ввода/вывода, ПЗУ, ОЗУ и т. д. С помощью таких микросхем можно создавать сложные системы управления технологическими процессами. В качестве объектов управления могут быть практически любые устройства, в том числе и трехпозиционные термостаты. Цель данной курсовой работы ознакомиться с устройством микроконтроллера ATmega 128 и получить навыки разработки управляющих устройств. А так же укрепить знания в области программной части микроконтроллера и его программирования.
1. Введение………………………………………………………………………3
2. Содержание задания (исходные данные)…………………………………...4
3. Описание элементов системы……………………………………………….5
3.1 Описание объекта управления……………………………………………..5
3.2. Описание микроконтроллера ATmega128………………………………..5
4. Описание системы индикации……………………………………………...15
4.1 Светодиоды ………………………………………………………………...15
4.2 Описание кнопок…………………………………………………………...15
5. Алгоритм управления………………………………………………………..16
6. Заключение…………………………………………………………………...17
7. Используемая литература……………………………………………………18
где kн – коэффициент нагрузки;
TºC – температура вокруг элемента.
Коэффициент нагрузки kн – это отношение приложенного значения к допустимому значению параметра:
где Uпр – приложенное значение параметра;
Uдоп – допустимое значение параметра.
В результате учета коэффициента условии эксплуатации формула для вычисления интенсивности отказа принимает следующий вид:
5.2 Расчет надежности стабилизатора напряжения
Стабилизатор напряжения содержит большое количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтому необходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все элементы, входящие в его состав.
Наиболее вероятными для данного устройства являются элементные и эксплуатационные отказы, имеющие как внезапный, так и постепенный характер.
Неисправность любого из элементов схемы ведет либо к отказу всего устройства в целом, либо к потере его частичной работоспособности, которая отождествляется с неработоспособным состоянием всего устройства.
Большинство составных частей устройства может находиться в двух состояниях – исправном и неисправном. Наиболее вероятной причиной отказа является обрыв монтажа (дефект пайки) и выход из строя микросхем. Обе эти причины приводят устройство в неработоспособное состояние.
Произведем ориентировочную оценку надежности стабилизатора напряжения и оценку надежности с учетом режима эксплуатации, определив при этом интенсивность отказов λ и вероятность безотказной работы p(t) в течение 1000 часов.
При этом будем считать,
что отказы элементов схемы
Состав элементов стабилизатора напряжения, их количество, режимы работы приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Данные для расчета надежности стабилизатора напряжения.
№ |
Наименование, Тип элемента |
ni, штук |
λjн* 10-6 , ч-1 |
λj* 10-6 , ч-1 |
ni *λj* 10-6 , ч-1 |
Коэф-фици-ент нагруз-ки, kн |
Тем-пера-тура, 0С |
По-пра-воч-ный коэф-фици-ент, aI |
ni *ai *λj* 10-6 , ч-1 |
|
1 |
Резистор (постоянный непроволочный) |
10 |
0,007 |
0,007 |
0,063 |
0,7 |
40 |
0,94 |
0,059 |
2 |
Диод |
8 |
0,07 |
0,07 |
0,42 |
0,9 |
60 |
1,1 |
0,46 |
3 |
Конденсатор электролитический |
5 |
0,1 |
0,1 |
0,3 |
0,7 |
40 |
1,24 |
0,37 |
4 |
Стабилитрон |
2 |
0,06 |
0,06 |
0,12 |
0,8 |
60 |
1,0 |
0,12 |
5 |
Трансформатор |
1 |
0,12 |
0,12 |
0,3 |
0,7 |
40 |
1 |
0,3 |
6 |
Светодиод |
2 |
0,35 |
0,35 |
2,1 |
0,8 |
40 |
1,08 |
2,27 |
7 |
Транзистор |
4 |
0,31 |
0,31 |
0,93 |
0,8 |
80 |
0,72 |
0,67 |
8 |
Дроссель |
1 |
0,07 |
0,07 |
0,16 |
0,8 |
20 |
1,0 |
0,16 |
9 |
Соединения пайкой |
86 |
0,01 |
0,01 |
2,74 |
- |
50 |
1,0 |
2,74 |
6,742 |
6,132 |
Будем считать, что отказы элементов взаимонезависимы и что при отказе одного любого элемента отказывает вся система.
Так как элементы соединены последовательно, то:
где λ – интенсивность отказа системы в целом;
λj – интенсивность отказа каждого элемента.
где λjн – номинальная интенсивность отказа;
kλi – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.
Поскольку наш прибор работает в стационарных условиях, =1, следовательно, × 1 = .
С учетом условий эксплуатации
где kн – коэффициент нагрузки;
t 0 – температура, 0С.
Вероятность безотказной работы в течение времени t рассчитывается по следующей формуле:
где – вероятность безотказной работы модема в течение времени t,
t – время работы стабилизатора напряжения до первого отказа.
Интенсивность отказа стабилизатора напряжения без учета условий эксплуатации:
Тогда вероятность безотказной работы в течение 1000 часов эксплуатации стабилизатора напряжения без учета эксплуатации .
Используя данные таблицы 2 и формулу (7) получаем интенсивность отказа стабилизатора напряжения с учетом условий эксплуатации:
= 6,132*10-6 ч-1.
Тогда вероятность безотказной работы в течение 1000 часов эксплуатации стабилизатора напряжения с учетом эксплуатации
Заключение
В данном курсовом проекте были рассмотрены принцип работы устройства, автоматически поддерживающее постоянство напряжений на стороне потребителя с точностью и виды технического обслуживания.
Была рассчитана надежность стабилизатора напряжения. Два вида расчета надежности показали, что надежность устройства, т.е. интенсивность отказов и вероятность безотказной работы устройства, выше при учете условий эксплуатации. Таким образом, для увеличения времени безотказной работы стабилизатора напряжения и повышения его долговечности необходимо учитывать условия эксплуатации объекта, своевременно проводить профилактическое обслуживание. Тем самым обеспечить надежность, как самого устройства, так и информационной системы, частью которой является данное устройство.
Библиографический список
Информация о работе Разработка микропроцессорного устройства управления