63223 (588916), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Выбор конкретных элементов определялся их техническими, конструкционными и эксплуатационными характеристиками, а также тем, что данное изделие проходит военприемку и использование элементной базы регламентировано заказчиком.
Указания по эксплуатации.
Эксплуатация изделия должна осуществляться в соответствии с требованиями в эксплуатационной документации на ячейку модуля управления МПС.
Требования по транспортировке и хранению.
Транспортирование изделия должно производиться в упаковке в закрытых автомобилях по дорогам с асфальтобетонным и цементным бетонным покрытием на расстояние до 1000 км. По дорогам с булыжным покрытием и грунтовым дорогам на расстояние 250 км со скоростью до 40 км/ч, в железнодорожных вагонах, герметичных кабинах авиатранспорта в средних условиях по ГОСТ РВ20.39.309.
Изделие должно храниться в отапливаемых складских помещениях, защищающих изделие от воздействия атмосферных осадков, на стеллажах или в упаковке, при отсутствии в воздухе паров кислот, щелочей и других агрессивных примесей.
Краткая характеристика аналога (плата КП 51).
Геометрические размеры платы 480 мм - 140 мм
Масса платы 360 г.
Масса ЭРЭ 64 г.
Номинальное напряжение питания - 5 В.
Температура окружающей среды +5 ÷ +35 ºС.
Давление от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт. ст).
Относительная влажность не более 75% при температуре не более 25 ºС.
Гарантийная наработка изделия на отказ - 8000 часов в пределах гарантийного срока эксплуатации.
Срок службы изделия - 8 лет.
Описание работы изделия
Устройство управления КП - 51 представляет собой микроконтроллер на базе ОЭВМ1830 ВЕ31. Устройство управления предназначено для организации связи блока КБ5 с моноканалом через порт ОЭВМ, сигнализации связи блока КБ5 со стыком RS 232 с универсальным синхронно - асинхронным приемопередатчиком. Данное устройство обладает функцией самотестирования. В состав устройства управления входят ядра тактовых импульсов, регистры памяти, дешифратор адресов внешних устройств, буфер условий и регистра индикаций. Особенностью ОЭВМ1830 ВЕ31 является расширенное адресное пространство.
Генератор тактовых импульсов Д-3 выполнен на базе микросхемы 1810 ГФ - 84. Он формирует тактовые импульсы с частотой 11 МГц. Делитель Д - 10 делит частоту сигнала генератора тактовых импульсов. Выходной сигнал делителя синхронизирует передатчик УСАПП. Регистры микросхем D-16, D-17 предназначен для хранения младших 8 бит адреса ВУ. Запись в регистр производится задним фронтом сигнала "ALE". Дешифратор адресов внешних устройств Д-7, Д-12, Д-18, Д-23 разделяет адресное пространство ЭВМ следующим образом:
0000Н…07FFH - адреса ПЗУ
0000H…1FFFH - адреса ОЗУ
4000H - адреса УСАПП
2000H - адреса буфера условий и регистра индикаций.
При разомкнутых контактах 13 и 60 разъема Х1 ЭВМ работает со штатных ПЗУ, а при замкнутых контактах с отладочным ПЗУ.
Буфер условия Д-8 предназначен для организации чтения ОЭВМ переменных программ, которые устанавливаются переключателями на плите коммутации. К переменным программы относятся: индивидуальный адрес блока КЕ-5 и ЛСПД, групповой адрес блока КЕ-5 и ЛСПД.
Узел рестарта Д11 предназначен для перезапуска ОЭВМ при сбое программы. Узел представляет собой последовательность внешних одновибраторов. Одновибратор запускается после общего сброса ОЭВМ. Если происходит "зависание" программы, одновибратор не перезапускается и на его выходе формируется переход из логического "0" в логическую "1" и запускается второй одновибратор, который формирует сигнал сброса ОЭВМ.
После каждого сброса ОЭВМ анализирует по какой причине произошел сброс, опрашивая выход первого одновибратора.
УСАПП D29 выполнен на микросхеме 530 ЕВ51А. УСАПП работает в асинхронном режиме передачи данных со скоростью 19200 бод длиной сигнала 8 бит и числом стоп-бит 1. Частота синхроимпульсов УСАПП 1,843 МГц, а частота синхронизации приемника и передатчика 307,2 кГц. Сигнал с выходов готовности приемника и передатчика поступают соответственно "0" и "1" внешних адресов. В стыке RS 232 использованы сигналы УСАПП "RxE" (вход внешнего устройства), "TxD" (выход передатчика), "CTS" (готовность приемника) и "RTS" (запрос приемника). Выход УСАПП "DTR" (запрос передатчика) объединен со входом "DSR" (готовность передатчика).
Коммутатор последовательного порта ОЭВМ управляется сигналом "замкнуть шлейф МК" с порта П0 ОЭВМ. Если шлейф разомкнут, на вход приемника ОЭВМ поступает сигнал с выхода приемного устройства КП53.
усилитель сигнала линии связи стыка RS232 D22 выполнен на микросхеме 170 УП2. Микросхема питается от источника напряжения +5 В, пороговое напряжение +2,5 В. Формирователь сигнала линии связи стыка RS 232 D30 выполняется на микросхеме 170 АП2. Сигнал "замкнуть шлейф RS232" поступает на вход разрешения микросхемы. При самотестировании устройства управления КП51 уровни сигналов на входах разрешения формирования сигналов равны логическому "0" и сигналы от УСАПП в канал RS 232 поступают.
Краткая характеристика аналога (блок КБ 7/1)
Геометрические размеры платы 550 мм - 250 мм
Масса платы 420 г.
Масса ЭРЭ 130 г.
Номинальное напряжение питания - 12В.
Температура окружающей среды +5 ÷ +30 ºС.
Давление от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт. ст).
Относительная влажность не более 65% при температуре не более 25 ºС.
Гарантийная наработка изделия на отказ - 5000 часов в пределах гарантийного срока эксплуатации.
Срок службы изделия - 6 лет
Описание работы изделия
Изделие позволяет произвести автоматическое подключение выходов ДП ЛФС к РПУ и выполнить автоматический контроль подключения. Выходные сигналы от ЛФС поступают на стойку КС1, где к ним примешиваются контрольные сигналы, а затем на стойку усиления КС3, имеющую 16 входов и выходов. Стойки между собой соединяются ВЧ кабелями. Обмен сигналами блока с внешними устройствами осуществляется по каналам 01, 02, Ж2, Р1, ДУ1, ДУ2. Управление коммутатором КБ 7/1 организуется при формировании команд на коммутацию оператором поста. Сформированная команда Ф1 выдается блоком КБ 2, который организует доведение этой команды до блока КБ 7/1. При получении команды Ф1 блок КБ 7/1 (при отсутствии блокирования пульта блока) организует подключение согласно полученному коду управления, после чего формирует ответное сообщение Ф6, по результатам выполнения команды и выдает его в КБ 2.
Алгоритм блока КБ 7/1 реализует следующие функции:
обработка сигнала, введенного оператором с клавиатуры и формирование команды управления на стойку КС1;
задание режимов работы блока по командам оператора;
организация обмена сообщениями с блоком КБ 2;
индикацию номера подключенной ДН соответствующему РПУ на световых индикаторах;
приемом кодов управления с внешнего управляющего комплекса Ж - 5 и формирования соответствующих команд управления коммутацией на стойку КС1.
Устройство ДУ 1, ДУ 2 являются управляющими внешними устройствами для КБ 7/1. Максимальное количество подключаемых ВУК ДУ1 определяется количеством входов блока КБ 7/1.
Взаимодействие составных частей изделия осуществляется посредством соответствующих протоколов взаимодействия. Каждый протокол представляет собой набор правил, определяющих поведение взаимодействующих функциональных элементов системы.
Сравнительный анализ признаков разрабатываемого технического объекта с признаками аналогов. Выбор прототипа, обоснование заключения
Разрабатываемое изделие будем сравнивать с двумя аналогами, взятыми на базовом предприятии ОАО "СКТБР".
Сравнивая изделия по массогабаритному показателям, делаем вывод, что блок КБ 7/1 значительно превышает показатели разрабатываемой ячейки и КП 51 (420г, 250г и 360г соответственно).
Несмотря на очевидные достоинства и недостатки рассмотренных устройств, проведя предварительное сравнение можно сделать выбор прототипа, которым будет плата КП 51, так как данное устройство ближе всего подходит к разрабатываемому объекту по наибольшему количеству признаков (массогабаритный показатель, климатический, надежность и др.)
Более точное сравнение с выбранным прототипом будем производить по следующим критериям:
Длина разрабатываемой ячейки (209 мм - 240 мм) более чем в 2 раза меньше, чем у платы КП 51 (480 мм - 140 мм), а ширина, наоборот, больше (ячейка модуля управления МПС: 240 мм; КП 51: 140 мм). Но при этом площадь платы разрабатываемой ячейки (500 см²) меньше площади платы КП 51 (670 см²). Вследствие этого можно сделать вывод, что масса платы прототипа будет больше, так как они изготовлены из одного материала.
Масса ЭРЭ: несмотря на то, что оба устройства построены на базе микроконтроллера, КП 51 имеет несколько большее количество ЭРЭ (дешифратор адресов внешних устройств, делитель частоты и др.). Масса ЭРЭ КП 51 = 64 г > массы ЭРЭ платы разрабатываемой ячейки = 45 г.
По номинальному напряжению питания оба устройства идентичны - 5 В.
Расхождения по температуре окружающей среды не значительны: разрабатываемая ячейка (+5 ÷ +40 ºС) и КП 51 (+5 ÷ +35 ºС).
Диапазон давлений также несколько различен. Ячейка модуля управления МПС: от 60 до 107 кПа (от 450 до 800 мм рт. ст); КП 51: от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт. ст).
По допустимой относительной влажности устройства имеют несколько отличающиеся требования: ЯМУ МПС (не более 80% при температуре не более 25 ºС) и КП 51 (не более 75% при температуре не более 25 ºС)
По требованиям к запыленности окружающей среды для изделия КП 51 информации не было найдено, сравнение не может производиться.
Гарантийная наработка на отказ разрабатываемой ячейки - 9000 часов в пределах гарантийного срока эксплуатации, а для КП 51 - 8000 часов.
Срок службы изделия КП 636 - 15 лет, КП 51 - 8 лет. Данный фактор не может быть решающим, так как в настоящее время аппаратура развивается очень стремительно, и она может стать устаревшей намного раньше окончания гарантийного срока службы.
Выводы по результатам анализа.
В ходе нашей работы мы провели сравнительный анализ разрабатываемого объекта (ЯМУ МПС) с двумя аналогами. Далее был выбран прототип (КП 51) - это изделие наиболее близко по своим характеристикам к разрабатываемому объекту.
Плата ЯМУ МПС имеет значительные преимущества по следующим критериям: массогабаритный показатель лучше чем у КП 51 в 1,44 раза, надежность превышает КП 51 на 1000 часов работы и 7 лет эксплуатации, требования по климатическим условиям у КП 51 более жесткие (+5 ÷ +35 ºС у прототипа и +5 ÷ +40 ºС у разрабатываемого объекта), электрические параметры (по номинальному напряжению питания оба устройства идентичны, но разрабатываемый объект обладает энергопотреблением в 1,8 раза меньше, чем у прототипа, что в настоящее время является весьма важным фактором). Ячейка модуля управления МПС на данный момент является лидером в данной группе устройств. В отличие от аналогов ячейка удовлетворяет более жестким требованиям по целому ряду параметров, наиболее важными из которых являются: массогабаритный и надежностный.
1.3 Вывод
В результате выполнения исследовательской части дипломного проекта был выполнен поиск прототипа разрабатываемого изделия, указаны преимущества, описана элементная база и принцип ее выбора.
2. Конструкторская часть
2.1 Введение
При выполнении конструкторской части дипломного проекта необходимо: разработать оптимальную конструкцию прибора, выполнить основные конструкторские расчеты по воздействию вибрации и удара на прибор, проанализировать и обосновать выбор элементной базы, выполнить расчет надежности конструкции с учетом дестабилизирующих воздействий.
2.2 Назначение устройства
Модуль управления МПС предназначен для работы в составе мультиплексора передачи сигналов, предназначенного для построения сетей связи, обеспечивающих передачу информации. Мультиплексор обеспечивает приём и передачу информации по телеграфным каналам связи с номерами от 16 до 48 с шагом 16 в зависимости от исполнения с возможностью управления обменом информации с персональной ЭВМ (ПЭВМ). Сам же модуль управления МПС является микропроцессорным устройством управления и обеспечивает приём и передачу информации по стыкам С2 и "Провод - сигнал".
Условия эксплуатации модуля управления МПС следующие:
1. Температура окружающего воздуха - от +5 до +40 °С;
2. Относительная влажность воздуха 80% при температуре ±25 °С;
3. Атмосферное давление - от 60 до 107 кПа (от 450 до 800 мм рт. ст).
4. Электропитание - электросеть переменного тока напряжением 220 (+22; - 33) В частотой (50±2,5) Гц.
2.3 Основные технические характеристики модуля
Электропитание - электросеть переменного тока напряжением 220 (+22; - 33) В частотой (50±2,5) Гц.
Количество стыков С2 - шестнадцать, количество переустанавливаемых стыков С2 или ИРПС - восемь.
Количество стыков "ПРОВОД - СИГНАЛ": восемь стыков PC ВХ и восемь стыков PC ВЫХ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
