Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Количественные значения показателей надежности устанавливаются в соответствии с РД 4.4110.05-93 и, при необходимости, уточняют на стадии технического проекта, а оценку соответствия заданным требованиям проводят в соответствии с РД 4.4110.04-93 и РД 4.4110.02-93.

В эксплуатационных документах должны быть указаны критерии придельного состояния приборов.

3.2.6 Требования к технологичности конструкции

Приборы по технологичности конструкции и использованию унификации и типового оборудования должны отвечать требованиям типовых технологических процессов и обеспечивать достижение заданных показателей надежности при минимальных затратах на их изготовление, техническое обслуживание и ремонт.

3.2.7 Требования к уровню унификации и стандартизации

Требования к уровню унификации и стандартизации должны соответствовать ГОСТ В 20.39.308-76.

Показатели уровня унификации и стандартизации должны быть порядка:

коэффициент применяемости К_пр = 50 %,

коэффициент повторяемости К_п = 50 %.

Указанные коэффициенты уточняются расчетным путем на стадиях технического проекта и разработки рабочей документации опытного образца в соответствии с ГОСТ В 15.207-79 и ОСТ В 4.090.041-82.

3.2.8 Эстетические и экономические требования

Требования по технической эстетики и экономике должны соответствовать ГОСТ В 20.39.308-76, ОСТ 4.270.000-83, а также требованиям СТП УШЯИ.000.053-89.

3.2.9Условия эксплуатации.

По устойчивости к климатическим воздействиям приборы должны соответствовать требованиям группы 1.1 УХЛ по ГОСТ В 20.39.304-76 со значениями рабочих температур от плюс 5С до плюс 40С, по прочности механическим воздействиям – требования группы 1.6 по ГОСТ В 20.39.304-76.

3.2.10Требования к упаковке и маркировке

Упаковка должны соответствовать требованиям ГОСТ В 20.39.308-76.

Вид упаковки и ее обозначения должны соответствовать требованиям ОСТ 4.070.011-78.

Маркировка на таре должна соответствовать требованиям ГОСТ 14.192-77.

Маркировка приборов должна соответствовать требованиям ГОСТ В 20.39.308-76 и НТД, согласованной с Заказчиком.

4Разработка аппаратной части измерительной системы Р2- «Растр»

4.1Выбор структуры измерительной системы Р2- «Растр»

Для измерения коэффициента передачи и отражения необходимо, как это видно из упрощенной структурной схемы, рисунок 1.2 анализировать три сигнала: исходный, прошедший через объект и отраженный. Для анализа СВЧ сигнала используют СВЧ детекторную головку. Главным достоинством детекторной головки, по отношению к другим СВЧ измерителям АЧХ можно считать малую зависимость выходного напряжения детекторной головки от частоты входного напряжения во всем диапазоне рабочих частот. Главным недостатком детекторной головки является нелинейность амплитудной характеристики. Однако с достаточной для практики точностью всю амплитудную характеристику можно разбить на два участка: линейный, до какого-то порового значения входной мощности и нелинейный (квадратичный) остальная часть характеристики.

Анализ любого из трех сигналов исходного, прошедшего и отраженного абсолютно идентичен. Поэтому в измерительной части Р2- «Растр» целесообразно применить три однотипные схемы измерения уровня детектированного сигнала, которые на структурной схеме измерительной части Р2- «Растр» (рисунок 4.1) показаны как «детекторная головка 1», «детекторная головка 2» и «измерительный мост».

4.2Обоснование выбора технических средств

Основным элементом в системе управления измерительной части Р2- «Растр» является микроконтроллер, на который возлагаются все управляющие и анализирующие функции автоматизированной системы. В обязанности микроконтроллера (МК) входит:

• при получении команды «Калибровка» управлять в автоматическом режиме аттенюатором на входе измерительной части, для получения калиброванного входного сигнала мощности; в автоматическом режиме подбирать по определенному алгоритму оптимальный коэффициент усиления для установки продетектированного сигнала в рабочий для АЦП диапазон; после измерения учесть установленный коэффициент усиления для восстановления истинного значения входного напряжения; принять и расположить в памяти калибровочную таблицу соответствия измеренного напряжения входной мощности;

• при получении команды «Измерение», управляя АЦП и демультиплексорами подобрать оптимальный коэффициент усиления входного сигнала, измерить его, усреднив за 8 измерений; по таблице соответствия измеренного напряжения входной мощности определить необходимое значение входного сигнала и передать его в управляющий компьютер для дальнейшей обработки и отображения.

На измерительный модуль Р2- накладываются, как уже отмечалось выше, кроме требований к точности производимых измерений еще и временные ограничения (400 мкс на производство одного измерения), поэтому чтобы справляться с вышеуказанными обязанностями в ограниченный промежуток времени необходим достаточно быстродействующий микроконтроллер. Для обеспечения необходимой скорости обмена необходимо наличие быстродействующих портов ввода-вывода, а учитывая то, что информация будет передаваться за пределы конструктивного расположения МК этот порт ввода-вывода должен быть последовательным, так как он более помехоустойчив. МК должен иметь достаточно внутренней памяти программ для размещения в ней программы реализующей вышеперечисленные функции, внутренней памяти данных для размещения в ней таблиц перекодировок и таблицы соответствия измеренного напряжения входной мощности (объемом 2 кбайта) и внутренней ОЗУ для выполнения промежуточных расчетов. И наконец, МК должен иметь соответствующий размер корпуса для размещения на печатной плате ограниченных размеров. У МК должна быть реальная цена.

Среди наиболее крупных производителей МК 51-ой серии, а именно эта серия функционально наиболее подходит для реализации вышеперечисленных функций, так как МК этой серии представляют собой полностью самостоятельные и функционально законченные МК, можно выделить таких производителей как Intel, Siemens, Atmel и некоторых других.

МК выпускаемые фирмой Intel серии 80C251SB(SQ), 83C251SA(SB,SP,SQ), 87C251SA(SB,SP,SQ) представляют собой довольно мощные МК с огромными возможностями расширения внешней памяти (до 1 Мбайта), с четырьмя 8 битными портами ввода-вывода и так далее, но они имеют и существенные недостатки: ни в одном из перечисленных МК нет одновременно ПЗУ и ППЗУ (а это, как отмечалось выше, необходимо); частота работы этих МК 16 МГц, недостаточна для решения поставленной выше задачи.

Фирма Atmel выпускает МК AT89 8XC51 серии среди которых можно выделить МК AT89S8252-24QC, наиболее удовлетворяющий всем предъявляемым требованиям.

Некоторые технические характеристики этого МК приведены ниже:

• рабочая частота 24 МГц;

• МК AT89S8252-24QC имеет планарный корпус размером не более 1,51,5 см;

• 8 Кб перепрограммируемой по последовательному каналу Flash памяти программ (1000 циклов записи);

• высокоскоростной последовательный интерфейс (SPI);

• 2 Кб электрически стираемой/записываемой памяти данных EEPROM (100 000 циклов записи);

• 256 байт внутренней ОЗУ;

• 4 восьми битных независимых параллельных порта или 32 программируемые линии ввода/вывода;

• три 16-битных таймера/счетчика;

• программируемый последовательный канал (UART);

• поддержка режимов энергосбережения.

Структурная схема МК AT89S8252-24QC представлена на рисунке 4.2.

Вторым по значимости элементом схемы можно считать АЦП, в качестве которого выбран 12 битный АЦП AD7893-AR2 фирмы Analog Devices. Главным достоинством которого можно считать высокую скорость преобразования (порядка 6 мкс) и поддержку последовательного интерфейса.

Детекторная головка выбрана фирмы Hewlett Packard. HSCH-5336 серии HSCH-5300 – диоды Шоттки для детекторов с рабочей частотой детектирования (1 – 26) ГГц.

Рисунок 4.2 – Структурная схема МК AT89S8252-24QC

4.3Разработка принципиальной схемы

Принципиальная схема аппаратной части системы автокалибровки и измерения скалярных параметров СВЧ устройств (измерительная часть) представлена в графической части (черт. КАПП 000 000 001 ГЧ).

Конструктивно вся принципиальная электрическая схема и, соответственно, печатная плата разделяются на две части: собственно детекторная головка, которая будет располагаться непосредственно на СВЧ щупе и схема измерительной части.

Входной СВЧ сигнал поступает в измерительную часть через согласованную нагрузку R1=50 Ом и проходной конденсатор С3=10 нФ. Затем детектируется диодами Шоттки HSCH-5336 (V1), предусматривающие сопротивление нагрузки R3=100 кОм. Делитель R4, R2 обеспечивает постоянное смешение напряжения измеряемого сигнала U_см200 мкВ для повышения точности измерения малых сигналов. Конденсатор С10 выделяет постоянную составляющую измеряемого сигнала и полученный сигнал поступает на усилитель мощности (D3, D4, D9, D10) с управляемым коэффициентом усиления. Схема установки необходимого коэффициента усиления входного сигнала состоит из двух операционных усилителей OP177GS (на схеме D3 и D10) и двух демультиплексоров MC14052BD (D4 и D9). В зависимости от поступающего из МК (D8) кода демультиплексорами коммутируется соответствующее сопротивление в обратной связи ОУ, что позволяет устанавливать коэффициенты приведенные в Таблица 4.3.

Таблица 4.3 - Таблица кодов управления усилителем мощности.

Коэффициент выбирается из такого расчета, чтобы полученное в результате усиления или ослабления измеряемого сигнала, напряжения на входе АЦП AD7893AR-2 (D6) находилось в интервале от U_оп/4 до U_оп, для обеспечения максимальной точности преобразования.

После этого измеряемый сигнал поступает на вход V_in АЦП (D6), который по команде МК CONV=0 измеряет его сигнал и передает по последовательному каналу SDATA в МК.

Микросхема AD680AR (D5) необходима для формирования опорного напряжения (U_оп = +2,5 В) для АЦП.

Микросхема MAX810M (D7) служит для предохранения от сбоев во время работы МК в моменты включения и выключения питания схемы и работает следующим образом: при понижении входного напряжения питания от (+5  +6) В до +4,5 В формируется сигнал RST, который приводит к сбросу (переинициализации) МК, что предотвращает возможность случайной записи в ППЗУ или каких-либо других нежелательных действий.

Микросхема MC74AC00D (D11) лог. 4 И НЕ необходима для инверсии и усиления соответствующих сигналов.

Микросхемы HCPL-2611 (D12 – D13) служат для гальванической развязки приведенной схемы со схемой сопряжения.

Электрическое питание схемы осуществляется от источника стабилизированного напряжения +5 В. При помощи микросхем ADM660AR (D1 – D2) получают напряжение электропитания –5 В и +10 В необходимые для измерительного канала. Для электрической развязки электропитания измерительного канала (+10VA,-5VA), схемы преобразования (+5VC), цифровых части (+5VD) использованы LC фильтры 2-го порядка.

5Расчет надежности

С целью обеспечения заданных в техническом задании показателей надежности измерителя коэффициента передачи и отражения Р2- «Растр» составлена программа обеспечения надежности (ПОН), которая выполнена.

Характеристики

Список файлов реферата