Дипломная (вкр): Розрахунок ефективності охоронної сигналізації в автомобілі

де sT - границя витривалості матеріалу ДП (для склотекстоліту sT = 105 МПа); [ns] - припустимий запас міцності [ns] = 2.

 МПа

. Перевіримо виконання умови віброміцності для друкованої плати:

 МПа <  (МПа)

Остаточний розрахунок підтвердив, що ДП не потребує додаткових опор, амортизаторів або інших елементів, необхідних для зменшення перевантажень при вібраціях.

8. Розрахунок основних показників надійності

Надійність - це властивість ЕОА виконувати свої функції, зберігаючи експлуатаційні показники протягом необхідного проміжку часу та можливість відновлювати функціонування, втрачене з якихось причини.

Показниками надійності є:(t) - ймовірність безвідмовної роботи;

λ(t) - інтенсивність відмов;

Тср. - середній час напрацювання до першої відмови;(t) - ймовірність відмови.

Розрахунок раптових відмов на основі експоненціальної моделі проводиться за такою послідовністю:

складається перелік елементів за типами;

для кожного елементу за довідковою літературою визначають λ у номінальному режимі. Під номінальними умовами розуміють роботу елемента при:

КН=1cp=20±5 °C - температура навколишнього середовища;=65±5% - вологість повітря;

Р=760 мм. рт. ст - тиск,

При цьому мається на увазі, що навколишнє середовище не містить пилу, відсутня руйнівна дія газів, солей і на об‘єкт не діють удари та вібрації;

визначають коефіцієнт навантаження КН;

із довідкової літератури, залежно від коефіцієнта навантаження, температури, величини зовнішніх впливів, визначають поправочний коефіцієнт і результуючу інтенсивність відмови;

визначають основні показники надійності.

Вихідною характеристикою надійності для елементів конструкції є інтенсивність відмов, яка є функцією режиму роботи елемента, температури навколишнього середовища та зовнішніх впливів.

,

де λВЕ - інтенсивність відмов елемента за оптимальних умов; КН - коефіцієнт електричного навантаження, який дорівнює відношенню робочого навантаження до оптимального ; αt - температурний коефіцієнт, що дорівнює відношенню інтенсивності відмов елемента при даному КН до інтенсивності відмов за номінальних умов ; αB - коефіцієнт, що враховує вплив зовнішніх дій на надійність елемента.

Позначення в таблиці: N - кількість елементів; lв.е. - інтенсивність відмов елементів (1/ч); Кн - коефіцієнт навантаження; at - температурний коефіцієнт; ab - коефіцієнт впливів зовнішнього середовища;

Для обліку впливу режиму роботи на інтенсивність відмов ЕРЕ вводять коефіцієнт навантаження .

Для обліку впливу теплового режиму роботи на інтенсивність відмов ЕРЕ вводять температурний коефіцієнт at.

Вплив умов експлуатації на інтенсивність відмов враховує коефіцієнт ab. Він характеризує відношення інтенсивності відмов ЕА різного призначення до лабораторної інтенсивності відмов.

Згідно з технічним завданням, проектований пристрій відноситься до стаціонарної наземної ЕОА і значення ab = 10.

З таблиці 8.1 визначаємо результуючу інтенсивність відмов:

lр = 101,76842·10-7 год-1

Далі визначимо середній час напрацювання до першої відмови:

= 11 років

Таблиця 8.1 Розрахунок інтенсивності відмови елементів

Потім визначимо ймовірність безвідмовної роботи протягом 1 року:

Тоді ймовірність відмов Q(t) = 1-1 - 0,9143 = 0,0856

Визначимо ймовірність безвідмовної роботи протягом 10 років і побудуємо таблицю і графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу:

Таблиця 8.2

Рис. 8.1 - Графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу

З графіка видно, що даний пристрій пропрацює 11 років безвідмовно, а подальша експлуатація приладу може призвести до його ремонту, який може перевищити вартість самого пристрою.

9. Проектування друкованого вузла в системі P-CAD

Система P-CAD 2001 призначена для проектування багатошарових ДП електронних пристроїв у середовищі Windows. Вона складається із чотирьох основних модулів: P-CAD Library Manager (або Library Executive), Р-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Autorouters і ряду допоміжних програм [14].

Загальні характеристики системи P-CAD 2001:

- 32-розрядна база даних;

- не більше 20 000 компонентів в одній бібліотеці;

- необмежена кількість компонентів у проекті;

- не більше 64 000 ланцюгів у проекті;

- не більше 999 виводів у компоненті;

- не більше 255 секцій у компоненті;

- не більше 2000 символів в атрибуті;

- не більше 2000 символів у текстовому рядку;

- не більше 20 символів в імені виводу, ім'я ланцюга, позиційному позначенні виводу (пропуски, знаки табуляції, крапки й дужки не допускаються);

- не більше 16 символів в імені типу компонент (пробіли й знаки табуляції не допускаються);

- не більше 30 символів у позиційному позначення компонента (символи кирилиці допускаються, але їх використовувати не рекомендуються; символи двокрапки, пробіли, знаки табуляції, крапка й крапка з комою не допускаються);

- мінімальний крок сітки 0,1 мил. в англійській системі й 0,001 мм у метричній системі. Систему одиниць можна змінювати на будь-якій фазі роботи із проектом;

Графічний редактор схем P-CAD Schematic:

- не більше 99 листів схем у проект, максимальний розмір листа 60x60 дюймів;

- підтримка стандартних форматів А-Е, АО-А4 і форматів, що задаються користувачами;

- контроль помилок у принципових схемах;

- передача даних програмі моделювання змішаних аналогово-цифрових пристроїв Advanced Sim системи Protel [14].

Графічний редактор ДП P-CAD РСВ:

- не більше 99 шарів у базі даних ДП (всіх шарів, включаючи сигнальні шари, шари металізації й допоміжні), з них 11 шарів попередньо визначені;

- максимальний розмір ДП 60x60 дюймів;

- не більше 6400 типів контактних площадок у проекті;

- ширина траси не більше 1 див (394 милий);

- не більше 64000 стилів стеків контактних площадок у проекті;

- контактні площадки 12 форм: еліпс, овал, прямокутник, округлений прямокутник, полігон, безпосереднє з'єднання із шаром металізації, тепловий бар'єр з 2 або 4-перемичками 2-х орієнтації кожне, перехрестя для свердління (Target), кріпильний отвір (Mounting Hole);

- контроль дотримання зазорів і повнота розведення ПП;

- підтримка керуючих файлів фотоплоттеров Gerber (формати RS-274-D і RS-274-X), свердлильних верстатів зі ЧПУ типу Excellon (формат настроюється користувачем);

- передача даних програмі аналізу цілісності сигналів Signal Integrity.

Опишемо деякі трудомісткі операції, які були проведені на етапах проектування друкованого вузла в P-CAD.

Одним із трудомістких процесів проектування друкованого вузла було розміщення конструктивних елементів на конструктивні ДП.

При опрацюванні списку ланцюгів зазначені в ньому конструктиви компонентів вибираються з бібліотек і розміщуються системою в робочій області редактора ДП довільним чином. Як правило, вони групуються за типами. При цьому відображуються електричні зв'язки між їх виводами.

Взявши за основу розміщення елементів, проведене в попередньому розділі дипломної роботи, було виконано ручне розміщення елементів всередині контуру ДП. Система Р-САD не має засобів для автоматичного компонування, але має кілька інструментів для полегшення цієї роботи.

У штатний комплект поставки P-CAD 2001 входять програми автотрасування QuickRouie, ProRouie 2/4, ProRouie до P-CAD Sliape Rouie, a також інтерфейс до програми SPECCTRA фірми CADENCE [14].

Трасування виконувалося за допомогою програми QuickRoute, що використовує найпростіші алгоритми трасування, призначені для розведення нескладних ДП з невеликим числом компонентів. В стратегії трасування були обрані крок координатної сітки 0,625 мм і ширина провідників 0,35 мм.

При запуску автотрасувальника досягнуто 100% розведення. Загальна кількість отворів і контактних площадок склала 200 штук, а перехідних отворів - 10 штук.

10. Організаційно-економічний розділ

Завданням даного розділу є оцінка конкурентної здатності розроблюваного пристрою щодо аналогічного пристрою та оцінка його собівартості. У дипломному проекті проводиться розробка ДП охоронної сигналізації з GSM-Каналом, що включає: звуковий оповісник ПКИ-1, герконові датчики, сполучні шлейфи.

.1 Аналіз ринку

Велику популярність сьогодні мають GSM сигналізації, тому що ідеально підходять для охорони будь-яких віддалених об'єктів (гаражі, склади, дачі, кіоски та ін.). Все, що необхідно для роботи будь-якої GSM сигналізації - це, наявність електричної енергії, і стійкого стільникового зв'язку. GSM сигналізація в загальному випадку є блоком (GSM контролер), до якого підмикаються датчики (чутливі елементи) і GSM-модем. Як GSM-модем зручно і економічно використовувати старі стільникові телефони із-за їх низької вартості.

Вартість охоронної сигналізації залежить на пряму від багатьох факторів до яких можуть відноситися: кількість виконуваних функцій, надійність, час безвідмовної роботи, вбудований GSM-Модем або GSM канал, дизайн, виробник і ін.

При розробці охоронної сигналізації будемо орієнтуватися на перераховані вище фактори. Споживачу необхідна недорога та надійна сигналізація, не обов'язково виготовлена заводами відомих фірм. Тому є сенс створювати свої пристрої, які б задовольняли всім вимогам споживача щодо надійності, зручності користування і, головне, ціни.

Проектований пристрій розроблений на базі двох мікроконтролерів фірми Atmel. Таким чином, охоронна система забезпечує підвищену надійність функціонування сигналізації.

Корпорація Atmel є лідером розробки, виробництві й маркетингу популярних напівпровідникових пристроїв, зокрема і мікроконтролерів.

Одним з аналогів проектованого пристрою є GSM сигналізація на базі 8-розрядного мікроконтролера PIC16F628A фірми Microchip, що співпрацює лише з однією фірмою-виробником мобільних телефонів Siemens 35/45 серій. Принцип дії GSM сигналізації полягає в отриманні й обробці даних з установлених на об'єкті датчиків GSM контролером і в разі виникнення позаштатної ситуації (спрацьовуванні датчика), GSM контролер робить дзвінок через підімкнений до нього стільниковий телефон на телефон «адміністратора».

Ще одним аналогом розроблювального пристрою є «Сталкер-5 (З60)», призначений для контролю шлейфів сигналізації через мережу стандарту GSM. «Сталкер-5 (C60)» працює в комплекті з телефонами Siemens C60, А60.

Для зручності найбільш важливі технічні параметри аналогів створюваного виробу зведені в таблицю 10.1.

Таблиця 10.1 - Технічні параметри аналогів