Содержание

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ОБЗОР СОСТАВЛЯЮЩИХ ОХРАННО-ПОЖАРНЫХ СИГНАЛИЗАЦИЙ

1.1 Система охранной сигнализации

1.2 Система пожарной сигнализации

1.3 Технические средства обнаружения

1.4 Технические средства оповещения

1.5 Технические средства сбора и обработки информации

1.6 Периферийные устройства охранно-пожарной сигнализации

1.7 Питание устройств охранно-пожарной сигнализации

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

2.1 Анализ существующих решений

2.2 Требования к структуре устройства

2.3 Синтез структуры устройства

3. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА

3.1 Выбор и обоснование применения элементной базы

3.2 Особенности и принцип работы устройства

3.3 Моделирование в системе OrCAD

4. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОГО УЗЛА УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Выбор типа и материала печатной платы

4.2 Выбор класса точности печатной платы

4.3 Конструкторско-технологический расчёт

4.4 Электрический расчёт

4.5 Проектирование печатных узлов в САПР P-CAD

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Аббревиатура	Значение
ППКОП	Прибор приёмно-контрольный охранно-пожарный
ПЦН	Пульт централизованного наблюдения
ШС	Шлейф сигнализации
СОУЭ	Система оповещения и управления эвакуацией людей
ИМС	Интегральная микросхема
БПТЛ	Блок подключения телефонной линии
ВЧ	Высоко-частотные
КМОП	Комплементарная логика на транзисторах металл-
	оксид-полупроводник
ПП	Печатная плата
АЦС	Аналогово-цифровая система
ОЗУ	Оперативное запоминающее устройство
ДПП	Двустороння печатная плата
КП	Контактная площадка
КС	Координатная сетка
МО	Монтажное отверстие
КОС	Коэффициент относительной связности

ВВЕДЕНИЕ

Уровень криминализации вынуждает нас с усиленным вниманием относиться к безопасности личности, имущества. Сегодня мы всё больше осознаём необходимость применения современных систем защиты (охраны) дома, гаража или любых других охраняемых объектов. Чем ценнее имущество, тем многофункциональнее и надежнее должны быть эти системы.

Системы защиты достаточно разнообразны, а их номенклатура велика, более того, они в своем развитии отслеживают самые передовые технологии в области электроники, связи и т.д.

С развитием SMD элементной базы и SMT технологий началось развитие нового поколения систем охраны. В их основе по прежнему остается классическая схема сбора данных, но, в то же время, она уже состоит из разных физических высокоточных датчиков и микроконтроллерного модуля обработки информации, а оповещение происходит по-разному и с помощью разных технических средств.

Итак, современные охранные системы - это новый способ решения распознавательных задач для надежной охраны территории и имущества от не желаемого проникновения. Определив факт вторжения или другой опасности, система должна предупредить об этом оператора.

Таким образом, целью данного дипломного проекта является разработка устройства управления многофункциональной системы охраны на основе современной элементной базы высокой степени интеграции (микроконтроллер PIC16F73), который при разработке схемы обеспечивает многофункциональность системы, а при конструировании и производстве системы является недорогим по сравнению с аналогичными устройствами и имеет все преимущества SMT технологии. Кроме того технология КМОП микроконтроллера обеспечивает максимальную энергоэкономичность всех узлов, а это очень важный параметр системы.

1. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ОБЗОР СОСТАВЛЯЮЩИХ ОХРАННО-ПОЖАРНЫХ СИГНАЛИЗАЦИЙ

Система охранно-пожарной сигнализации представляет собой сложный комплекс технических средств, служащих для своевременного обнаружения возгорания и несанкционированного проникновения в охраняемую зону. Охранно-пожарная сигнализация может интегрироваться в комплекс, объединяющий системы безопасности и инженерные системы здания, обеспечивая достоверной адресной информацией системы оповещения, пожаротушения, дымоудаления, контроля доступа и др. [1]

Рис.1.1 Структура охранно-пожарной сигнализации

В зависимости от масштаба задач, которые решает система охранно-пожарной сигнализации, в ее состав входит оборудование трех основных категорий (см. рис.1.1):

· Оборудование централизованного управления охранно-пожарной сигнализацией (например, центральный компьютер с установленным на нем ПО для управления охранно-пожарной сигнализацией - пульт централизованного наблюдения (ПЦН); в небольших системах охранно-пожарной сигнализации задачи централизованного управления выполняет охранно-пожарная панель);

· Оборудование сбора и обработки информации с датчиков охранно-пожарной сигнализации: приборы приемно-контрольные охранно-пожарные (панели);

· Сенсорные устройства:

- технические средства обнаружения (извещатели);

- технические средства оповещения (звуковые и световые оповещатели, модемы, системы речевого оповещения)

Интеграция охранной и пожарной сигнализации в составе единой системы охранно-пожарной сигнализации осуществляется на уровне централизованного мониторинга и управления. При этом системы охранной и пожарной сигнализации администрируются независимыми друг от друга постами управления, сохраняющими автономность в составе системы охранно-пожарной сигнализации. На небольших объектах охранно-пожарная сигнализация управляется приемно-контрольными приборами.

Приемно-контрольный прибор осуществляет питание охранных и пожарных извещателей по шлейфам охранно-пожарной сигнализации, прием тревожных извещений от извещателей, формирует тревожные сообщения, а также передает их на станцию централизованного наблюдения и формирует сигналы тревоги на срабатывание других систем.

Рассмотрим детальнее каждую из составляющих системы охранно-пожарной сигнализации

1.1 Система охранной сигнализации

Система охранной сигнализации в составе охранно-пожарной сигнализации выполняет задачи своевременного оповещения службы охраны о факте несанкционированного проникновения или попытке проникновения людей в здание или его отдельные помещения с фиксацией даты, места и времени нарушения рубежа охраны.

1.2 Система пожарной сигнализации

Система пожарной сигнализации предназначена для своевременного обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения.

1.3 Технические средства обнаружения

Технические средства обнаружения - это извещатели, построенные на различных принципах действия. Извещатель - это устройство, формирующее определенный сигнал при изменении того или иного контролируемого параметра окружающей среды. По области применения извещатели делятся на охранные и пожарные.

Охранные извещатели по виду контролируемой зоны подразделяются на точечные, линейные, поверхностные и объемные. По принципу действия - на электроконтактные, магнитоконтактные, ударноконтактные, пьезоэлектрические, оптико-электронные, емкостные, звуковые, ультразвуковые, радиоволновые и т.д.

Пожарные извещатели по способу приведения в действие разделяют на ручные и автоматические. В ручных извещателях отсутствует функция обнаружения очага загорания, их действия сводятся к передаче тревожного извещения в электрическую цепь шлейфа сигнализации после обнаружения загорания человеком и активизации извещателя путем нажатия соответствующей пусковой кнопки. Автоматические пожарные извещатели разделяют на тепловые, дымовые, пламени, газовые и комбинированные.

Расчет общего количества извещателей и определение мест их установки должны проводится с учетом особенностей помещения, а также требований нормативно-технической документации, регламентирующей общие вопросы проектирования и монтажа установок пожарной автоматики, систем и комплексов пожарной и охранной сигнализации.

1.4 Технические средства оповещения

Одной из важнейших систем безопасности на любом объекте является система оповещения и управления эвакуацией людей (далее СОУЭ), основное назначение которой - своевременная передача информации о возникновении пожара и реализация плана эвакуации людей с объекта.

Основное назначение системы оповещения - это предупреждение находящихся в здании людей о пожаре или другой аварийной ситуации и управление эвакуацией. Однако в штатном режиме системы оповещения могут использоваться также для передачи фоновой музыки или речевых объявлений, например, по помещениям компании.

Большинство систем оповещения о пожаре строится по модульному принципу, поэтому в зависимости от архитектурных особенностей здания и его назначения система оповещения может включать в себя устройства, предназначенные для экстренной трансляции, или же дополняться модулями, служащими для повышения качества звука.

В торговых центрах и офисных зданиях система оповещения о пожаре может создавать уютную обстановку, транслируя приятную фоновую музыку, или передавать объявления служебного или рекламного характера. В случае поступления с датчиков сигнала тревоги, трансляция общего назначения прерывается, и система оповещения о пожаре начинает передавать экстренное сообщение, записанное в блок памяти или зачитываемое диспетчером. Такая расстановка приоритетов при трансляции является обязательным требованием для системы оповещения о пожаре.

В зависимости от функциональных характеристик, СОУЭ делятся на 5 типов:

1-й тип характеризуется наличием звукового способа оповещения (звонки, тонированный сигнал и т.д.)

2-й тип характеризуется наличием звукового способа оповещения и светоуказателей «Выход». Оповещение должно производится во всех помещениях одновременно.

3-й тип характеризуется речевым способом оповещения (запись и передача спецтекстов) и наличием светоуказателей «Выход». Регламентируется очередность оповещения: сначала обслуживающего персонала, а затем всех остальных по специально отработанной схеме.

4-й тип характеризуется речевым способом оповещения, наличием светоуказателей направления движения и «Выход». Должна обеспечиваться связь зоны оповещения с диспетчерской. Регламентируется очередность оповещения: сначала обслуживающего персонала, а затем всех остальных по специально отработанной схеме.

5-й тип характеризуется речевым способом оповещения, наличием светоуказателей направления движения и «Выход». Светоуказатели направления должны быть с различным включением для каждой зоны. Должна обеспечиваться связь зоны оповещения с диспетчерской. Регламентируется очередность оповещения: сначала обслуживающего персонала, а затем всех остальных по специально отработанной схеме. Обеспечивается полная автоматизация управления системой оповещения и возможность реализации множества вариантов организации эвакуации из каждой зоны оповещения.

Для трансляции звуковых сообщений по зонам оповещения используются громкоговорители различных конструкций.

Количество и схема расположения громкоговорителей выбираются исходя из характеристик громкоговорителей, задач системы оповещения о пожаре и особенностей помещения: его архитектуры, характеристик звукопоглощения поверхностей, заполненности помещений людьми, высоты размещения громкоговорителей над уровнем пола.

1.5. Технические средства сбора и обработки информации

К техническим средствам сбора и обработки информации относятся приборы приемно-контрольные, контрольные панели, сигнально-пусковые устройства и т.п. Они предназначены для непрерывного сбора информации от технических средств обнаружения (извещателей), включенных в шлейфы сигнализации, анализа тревожной сигнализации на объекте и ее отображения управления местными световыми и звуковыми оповещателями, индикаторами и другими устройствами, а также формирование и передача извещений о состоянии объекта на центральный пульт централизованного наблюдения. Они же обеспечивают сдачу под охрану и снятие объекта с охраны.

Приемно-контрольная аппаратура охранно-пожарной сигнализации

Для получения и обработки извещений охранно-пожарная сигнализация использует различные типы приемно-контрольной аппаратуры: центральные станции, контрольные панели, приборы приемно-контрольные (название определяется стандартами страны-производителя, далее по тексту примем термин «контрольная панель»). Данная аппаратура отличается информационной емкостью -- количеством контролируемых шлейфов сигнализации на приборы малой - до 5 шлейфов сигнализации, средней - от 6 до 50 шлейфов сигнализации и большой - свыше 50 шлейфов сигнализации и степенью развития функций управления и оповещения. Как правило, небольшие объекты оборудуются неадресными системами, контролирующими несколько шлейфов охранно-пожарной сигнализации, а на средних и больших объектах используются адресные и адресно-аналоговые системы.

Функции управления и оповещения реализуются в контрольных панелях с помощью специализированных входных и выходных интерфейсов. Для отображения информации охранно-пожарная сигнализация широко использует встроенные световые и буквенно-цифровые индикаторы, звуковые сигнализаторы. Выходной интерфейс в контрольных панелях охранно-пожарной сигнализации для небольших объектов - это, как правило, набор релейных выходов. На больших объектах системы охранно-пожарной сигнализации строятся по сетевым технологиям, поэтому пожарные контрольные панели оснащаются внешними интерфейсами RS422 или RS48, а также способны взаимодействовать по сети Ethernet или с помощью модемной связи по коммутируемому телефонному каналу.

В представленном дипломном проекте реализовывался именно аналог данной составляющей системы охранно-пожарной сигнализации - прибора приемно-контрольного охранно-пожарного.

1.6 Периферийные устройства охранно-пожарной сигнализации

Периферийными считаются все устройства охранно-пожарной сигнализации (кроме извещателей), имеющие самостоятельное конструктивное исполнение и подключаемые к контрольной панели охранно-пожарной сигнализации через внешние линии связи. Наиболее часто используются следующие типы периферийных устройств охранно-пожарной сигнализации:

· пульт управления -- применяется для управления устройствами охранно-пожарной сигнализации из локальной точки объекта;

· модуль изоляции коротких замыканий -- используется в кольцевых шлейфах охранно-пожарной сигнализации для обеспечения их работоспособности в случае короткого замыкания;

· модуль подключения неадресной линии -- для контроля неадресных извещателей охранно-пожарной сигнализации;

· релейный модуль -- для расширения функции оповещения и управления контрольной панели;

· модуль входа/выхода -- для контроля и управления внешними устройствами (например, автоматическими установками пожаротушения и дымоудаления, технологическим, электротехническим и другим инженерным оборудованием);

· звуковой оповещатель -- для оповещения о пожаре или тревоге в требуемой точке объекта с помощью звуковой сигнализации;

· световой оповещатель -- для оповещения о пожаре или тревоге в требуемой точке объекта с помощью световой сигнализации;

· принтер сообщений -- для печати тревожных и служебных системных сообщений.

1.7 Питание устройств охранно-пожарной сигнализации

Все устройства охранно-пожарной сигнализации должны обеспечиваться бесперебойным электропитанием. В качестве основного, как правило, используется сетевое электропитание контрольных панелей охранно-пожарной сигнализации, остальные устройства питаются от низковольтных вторичных источников постоянного тока или от шлейфа охранно-пожарной сигнализации. В соответствии с отечественными нормами пожарной безопасности, охранно-пожарная сигнализация должна бесперебойно функционировать в случае пропадания сетевого электропитания на объекте в течение суток в дежурном режиме и не менее 3 часов в режиме тревоги. Для выполнения этого требования охранно-пожарная сигнализация должна использовать систему резервного электропитания -- дополнительные источники или встроенные аккумуляторные батареи.

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

2.1 Анализ существующих решений

Были рассмотрены следующие приборы - прототипы разрабатываемого устройства управления работой системы безопасности:

- «Кварц» [2] ;

- «Сигнал-20 сер. 02» [3];

- «Сигнал-ВК-4П» [4]

Рис. 2.1. Внешний вид прибора приемно-контрольного охранно-пожарного «Кварц»

Рис. 2.2. Внешний вид «Сигнал-20 сер. 02» - прибора приемно-контрольного охранно-пожарного



Рис. 2.3. Внешний вид «Сигнал-ВК-4П» -- прибора приемно-контрольного

Была составлена сравнительная таблица характеристик представленных приборов и разработанного устройства («Устройство»):

Таблица 2.1. Параметры сравниваемых устройств

№ п/п	Наименования параметра	Устройство	Кварц	Сигнал-20	Сигнал-ВК-4П
1	Информационная емкость (количество ШС), ед.	4	1	20	4
2	Информативность, ед. не менее	14	8 (9)	10	8
3	Реакция на разрыв шлейфа, мс, и более	70	70	70	70
4	Управление прибором	Клавиатура-4Т	Клавиатура-4Т	Клавиатура-4Т	Клавиатура-4Т
5	Количество групп, не более	1	1	5	1
6	Программируемое время задержки на вход/выход, время памяти тревоги, время звучания сирены, сек. с точностью ± 8 секунд	10-990	100-1000	10-900	10-900
7	Параметры шлейфа: 1) сопротивление проводов шлейфа, не более: -для охранного шлейфа, кОм -для пожарного шлейфа, Ом 2) сопротивление утечки между проводами, каждым проводом и землей, не менее: -для охранного шлейфа, кОм -для пожарного шлейфа, кОм 3) сопротивление выносного резистора, кОм 4) сопротивление шунтирующего резистора для пожарных ШС, ком	1 470 20 50 3±1% 2,2±5%	1 470 20 50 4.7 2,5	1 470 20 50 4.7 3,1	1 470 20 50 4.7(8.2) 2
8	Величина напряжения в шлейфе в дежурном режыме, В	8 - 12	16-20	24	24
9	Величина тока в шлейфе в дежурном режыме, мА	2,5 - 5	1,5	5	5
10	Мощность, потребляемая от сети переменного тока, ВА	15	8	24	30
11	Коммутируемые реле ПЦН: - ток, А, не менее - напряжение, В, не менее	0,3 72	0,1/80	2 А / 28 В или 0,1 мА / 80 В	0.05 72
12	Время технической готовности, сек., не более	5	5	7	7
13	Ток для питания извещателей, суммарный по выходам “+12В”, “ПВЫХ”, мА, не более	350	100 (150)	350	100
14	Ток для питания сирены по выходу “СИР”, мА, не более	350	350	350	600
15	Габаритные размеры, мм, не более	160Ч100Ч65	185 Ч 150 х 70	355 Ч 160 х 35	210 Ч 170 х 85
16	Масса (без аккумулятора), кг, не более	1,6	1.6	1.8	2
	Диапазон рабочих температур	-30: +50° С	-30:+50°С	-30: +50° С	-30: +50° С
17	Средний срок службы, лет, не менее	10	10	10	10

По представленным характеристикам видим, что по некоторым характеристикам разрабатываемое устройство уступает своим аналогам, а по некоторым (информативность, информационная емкость, масса, мощность, потребляемая от сети переменного тока) превосходит некоторые из них. Можно сделать вывод, что данное устройство является конкурентом некоторых готовых решений ведущих производителей приемно-контрольных приборов отечественного рынка.

2.2 Требования к структуре устройства

Исходя из выданного задания на дипломный проект делаем вывод, что проектируемое устройство выполняет следующие функции:

1. Получение и обработка данных с шлейфов сигнализации

2. Хранение запрограммированных настроек

3. Оповещение о возможной угрозе разными способами

4. Обеспечение непрерывной работы прибора

Исходя из требований изложенных выше, функционально проектируемое устройство можно разделить на следующие блоки:

- блок обработки и управления;

- блок индикации;

- блок подключения внешних устройств управления и оповещения;

- блок питания.

Каждый блок должен выполнять определенные функции и находиться во взаимосвязи с центральным процессором либо передавая ему данные либо получая от него команды управления или данные.

2.3 Синтез структуры устройства

Структурная схема состоит из таких блоков:

- блок обработки и управления;

- блок индикации;

- блок подключения внешних устройств управления и оповещения;

- блок питания.

Рис.2.4. Структурная схема устройства

Рассмотрим функции, которые выполняет каждый блок структурной схемы.

· Блок индикации.

Блок индикации должен обеспечивать четкое, удобное и своевременное оповещение о возможной угрозе. Для выполнения данных функций будет использоваться система выносных светодиодов.

· Блок обработки и управления.

Данный блок обеспечивает управление всем устройством в целом. Он принимает информацию поступающую с шлейфов сигнализации, подключаемых к разъему XS2.1, обрабатывает ее и выдаёт на блок индикации результат. Для обеспечения всех функций управления в блок включен микроконтроллер (PIC16F73), на который и положена основная работа устройства. Также в состав данного блока входит энергонезависимая память EEPROM 24LC01B для записи и хранения полупостоянных данных системы, пользовательских или заводских установок. Соединение памяти с микроконтроллером осуществляется с помощью двухпроводной шины I²C

· В блок подключения внешних устройств управления и оповещения входят:

- схема подключения выносной клавиатуры - КЛО- осуществляет ввод информации при программировании и управлении прибором, отображая информацию при помощи светодиодов.

- схема подключения к телефонной линии - использование «диалера» - для мониторинга, оповещения или дистанционного программирования через абонентскую телефонную сеть

- релейный выход на пульт централизированного наблюдения (ПЦН)

· блок питания

Обеспечивает автоматическое переключение на питание от аккумулятора (10,8 В - 13,2 В) при пропадании напряжения сети 220 В 50 Гц и обратное переключение при восстановлении сети. Включает схему заряда аккумулятора.

В зависимости от положения джампера JMP1 прибор находится в одном из трех режимов: режим записи заводских установок, режим программирования конфигурации прибора, режим охраны.

Запись заводских установок осуществляется автоматически, программирование конфигурации прибора выполняется при помощи клавиатуры.

В режиме охраны прибор измеряет сопротивление шлейфов, и в зависимости от результата измерения выдает команды на выходы пульта централизированного наблюдения (ПЦН), световые и звуковые оповещатели, или остается в дежурном режиме.

Постановка и снятие прибора с охраны производится при помощи кода, вводимого с клавиатуры.

3. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА

3.1. Выбор и обоснование применения элементной базы

Выбор микроконтроллера

На схеме электрической принципиальной нам необходимо подобрать микроконтроллер. Рассмотрим вариант от фирмы MicroChip микроконтроллер PIC16F73[6,7]:

Рис. 3.1. Расположение выводов микроконтроллера pic16f73

Основные характеристики и особенности pic16f73:

Высокопроизводительный RISC-процессор:

· Всего 35 простых для изучения инструкции

· Все инструкции исполняются за один такт (200 нс), кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта минимальная длительность такта 200 нс

· 14 битовые команды

· 8 - битовые данные

· Вход внешних прерываний

· 8-уровневый аппаратный стек

· Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций

Периферия:

· Сильноточные схемы портов ввода/вывода: - 25 мА макс. вытек. ток - 25 мА макс. втек. ток

· Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик

· Timer1: 16-разрядный таймер/счетчик

· Timer2: 8-разрядный таймер/счетчик

· 2 ШИМ модуля

· Последовательные интерфейсы - 3-проводный SPI - I2C Master и Slave режимы - USART

· Параллельный Slave порт (только для PIC16F74/77)

8-битный АЦП

Особенности микроконтроллера:

· Сброс при включении питания (POR)

· Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST)

· Сброс по снижению напряжения питания (BOR)

· Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы

· Режим экономии энергии (SLEEP)

· Выбор источника тактового сигнала

· Программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов)

· Программируемая защита кода

· 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы

· 100 000 циклов записи/стирания памяти данных ЭСППЗУ

· Период хранения данных ЭСППЗУ > 40 лет



Рис.3.2 Внутреннее устройство микроконтроллера

Преимущества данного микроконтроллера:

Технология КМОП:

· Экономичная, высокоскоростная технология КМОП

· Полностью статическая архитектура

· Широкий рабочий диапазон напряжений питания - от 2,0В до 5,5В

· Промышленный и расширенный температурный диапазоны

· Низкое потребление энергии

Совместимость:

Полная совместимость по выводам с семействами микроконтроллеров: - PIC16C73B/74B/76/77 - PIC16F873/874/876/877

По представленным выше параметрам (экономичность и низкое потребление энергии благодаря технологии КМОП, высокопроизводительный RISC-процессор, широкая функциональность и совместимость с семействами других микроконтроллеров), можем сделать вывод, что данный микроконтроллер полностью удовлетворяет требованиям к разрабатываемому устройству, поэтому остановим выбор на нём.

Выбор EEPROM

Рассмотрим параметры памяти 24LC01B от Мicrochip [8]:

Рис. 3.3 Цоколевка 24LC01B

Особенности:

· Низкое напряжение питания - до 2.5 В

· Потребление тока - в активном (active) режиме - 1 мкА - в режиме ожидания (standby) - 10 мкА (5.5 В) - в режиме ожидания (standby) - 5 мкА (3.0 В)

· Организация: единым блоком 128 байт (128х8) - 1K , 256 байт (256х8) - 2K

· 2-х проводный последовательный интерфейс, совместимый с I²C

· Совместимость с 100 КГц (2.5 В) и 400 КГц (5 В)

· Cамосинхронизирующийся цикл записи/авто-стирания

· Страничный буффер до 8 байт

· 2 мс - типичное время цикла записи при страничной записи.

· Возможна работа как последовательное ОЗУ

· Период хранения данных > 200 лет

· Защита от статики > 3 000 В

· 1 000 000 гарантированных циклов записи/стирания

· Хранение данных > 200 лет

· Корпуса: 8L DIP, SOIC, TSSOP и SOT-23

· Температурные диапазоны: - Коммерческий: 0⁰С ... +70⁰ - Промышленный: -40⁰С ... +85⁰

По представленным выше параметрам можем сделать вывод, что данная микросхема памяти полностью удовлетворяет требования к разрабатываемому устройству, поэтому остановим выбор на ней.

3.2 Особенности и принцип работы устройства

Электропитание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В (+22 В, -33 В), частотой (501) Гц.

Мощность, потребляемая от сети переменного тока во всех режимах (без учета потребления внешних световых и звуковых оповещателей), не более 15 ВА.

Резервное электропитание прибора осуществляется от источника постоянного тока (аккумулятора) напряжением 10,8 В - 13,2 В.

Ток, потребляемый от аккумулятора во всех режимах работы (без учета потребления дополнительных блоков, внешних извещателей и оповещателей), не более 120 мА.

Время работы от аккумулятора емкостью 7 Aч в дежурном режиме при наличии пожарных ШС - не менее 24 часа; в режимах «Пожар», дежурном без пожарных ШС, «Тревога» - не менее 4 часов. Время восстановления полной емкости аккумулятора не более 40 часов.

Прибор обеспечивает автоматическое переключение на питание от аккумулятора при пропадании напряжения сети 220 В 50 Гц и обратное переключение при восстановлении сети без выдачи ложного извещения "Тревога".

При снижении напряжения питания до (11,2-10,8) В (в течение времени не менее 1 секунды) прибор выдает извещение «Тревога» по всем линиям ПЦН или выдает сообщение «Аккумулятор разряжен» и снимает выходное напряжение с линии связи.

В приборе встроен блок защиты аккумулятора от глубокого разряда, который отключает аккумулятор при снижении напряжения источника до 10,8 - 10,3 В.

Отключение прибора от электропитания осуществляется штепсельной вилкой и снятием клемм с аккумулятора.

Прибор имеет цепь заряда для необслуживаемого аккумулятора. Ток заряда от 300 до 450 мА для полностью разряженного аккумулятора.

Режимы работы прибора задаются при программировании энергонезависимой памяти. Управление прибора осуществляется от выносной клавиатуры.

Также важным параметром является вид шлейфа сигнализации, который можно подключать к устройству. Рассмотрим далее применяемые виды шлейфов.

ШС «входная дверь» - шлейф, который при вскрытии объекта должен нарушаться всегда первым. С момента нарушения этого шлейфа начинается отсчет времени задержки на вход. После истечения времени задержки на вход, если прибор не был снят с охраны, на ПЦН поступает сигнал тревоги с включением внешней сирены (типа «Шмель»).

ШС «тревожная кнопка» - ШС, при нарушение которого на ПЦН поступает сигнал тревоги без включения звуковых и световых оповещателей.

Пожарные ШС - ШС, в которые подключаются пожарные извещатели. Повторяют работу ШС «круглосуточные», отличие состоит в том, что обрыв и короткое замыкание является «неисправностью» и звуковое оповещение о сигналах «пожар» и «неисправность» отличается характером звучания сирены.

ШС с ограниченным временем памяти тревоги - ШС, имеющие возможность автоматически переустанавливаться в режим «Охрана» по истечении времени памяти тревоги, при условии восстановления этих ШС в дежурный режим.

Световая индикация.

Индикатор «Сеть» - светится постоянно при наличии сети 220В, мигает при ее отключении.

Индикатор «Питание» - светится постоянно при нормальном напряжении аккумулятора, мигает при его разряде.

Индикатор «Готов» - сигнализирует об исправности цепей сигнализации и готовности прибора к сдаче под охрану (индикатор светится - прибор готов к сдаче под охрану, мигает вместе с индикатором «Охрана» - при вскрытии корпуса прибора, не светится - прибор не готов к сдачи под охрану, имеются нарушенные ШС или ШС в режиме «Авария»).

Индикатор «Охрана» - сигнализирует о полной или частичной охране (индикатор светится - прибор находится в режиме «Самоохраны» или в режиме частичной охраны, мигает - режим задержки на вход выход, ШС в режиме «Тревога» или ШС в режиме «Авария», не светится - прибор снят с охраны).

Индикаторы «Шлейф-1» - «Шлейф-4» - сигнализируют о состоянии шлейфов сигнализации (индикатор светится - ШС в дежурном режиме, мигает - ШС нарушен, не светится - снят с охраны).

Выносные индикаторы «CВ-1» - «СВ-4» - сигнализируют о состоянии шлейфов сигнализации (индикатор светится - ШС в дежурном режиме, мигает - ШС нарушен, не светится - снят с охраны).

Выносной индикатор «Подтверждение» - сигнализирует о взятии прибора под охрану ПЦН (индикатор светится - прибор находится в режиме «Самоохраны» или в режиме частичной охраны, мигает - режим задержки на вход выход, ШС в режиме «Тревога» или ШС в режиме «Авария», не светится - прибор снят с охраны).

Для правильного восприятия человеком вида нарушения можно настроить прибор на различные виды звуковой информации, выводимой на подключаемую сирену. Имеется три основных вида звуковой индикации, рассмотренных далее.

Звуковая индикация

Сирена звучит непрерывно - нарушение охранного шлейфа.

Сирена звучит прерывисто - сработал пожарный извещатель.

Сирена звучит кратковременно каждые полминуты - неисправность пожарного шлейфа.

Перечень основных режимов работы и условия их формирования приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Перечень основных режимов работы и условия их формирования

Режимы работы	Условия формирования	Состояние оповещателей	Пвых	Изв. на ПЦН	Примечания
		Сеть	Питание	Охрана	Готов	Шлейф 1- Шлейф 4	СВ1-СВ4	Подт.	СИР.		Релейн. вых	В/ч выход
1. Дежурный режим (взят под охрану)	2,31<Rшс<4,20 кОм	+	+	+	+	+	+	+	-	+	+	+	8
2. Тревога обрыв	Rшс>4,40 кОм	+	+	1- 0,5	-	1- 0,5	1- 0,5	1- 0,5	+	+	-	-	4
3. Тревога замыкание	Rшс<2,101 кОм	+	+	1- 0,5	-	1- 0,5	1- 0,5	1- 0,5	+	+	-	-	4
4. Пожар	4,4<Rшс<18 кОм	+	+	+	-	1- 0,5	1- 0,5	1- 0,5	4-2	+	+	+	5
5. Неисправность обрыв	Rшс>32 кОм	+	+	+	-	1-0,85	1-0,85	1- 0,5	27-2	+	-	-	10
6. Неисправность замыкания	Rшс<2,01 кОм	+	+	+	-	1-0,15	1-0,15	1- 0,5	27-2	+	-	-	10
7. Дежурный режим ШС снятых с охраны	2,31<Rшс<4,20 кОм	+	+	-	+	-	-	-	-	+	-	-	-
8. Обрыв или замыкание ШС, снятых с охраны	Rшс>4,40 кОм Rшс<2,01 кОм	+	+	-	-	-	-	-	-	+	-	-
9. Прибор вскрыт	Нарушен тампер	+	+	1- 0,5	1-0,5	+	+	+	+	+	-	-	6
10. Нет 220В	Отсутствует сеть	1- 0,5	+	+	+	+	+	+	-	+	+	+	-
11. Аккумулятор разряжен	Напряжение 10,8 -11,2 В	1- 0,5	1-0,5	+	+	+	+	+	-	+	-	-	6
12. Программиро вание	Прибор снят с охраны JMP в пол. ПРОГ.	+	+	0,5- 0,25	-	-	-	1- 0,5	-		-	-	-

Примечания

1. “+” - светодиод, сирена, реле, в/ч выход включен.

2. “-” - светодиод, сирена, реле, в/ч выход выключен.

3. Х - У - прерывистое включение с периодом Х, длительностью У (секунд).

4. Для ШС “Тревожная кнопка” светодиоды “Шлейф1 - Шлейф4”, “СВ1 - СВ4” выключаются, “Охрана” и “Подтверждение” не мигают, сирена не включается.

5. Работа сирены в режиме “Пожар” имеет приоритет, реле включается если на него запрограммированы пожарные ШС и пожарный режим работы.

6. Если на выход ПЦН распределен пожарный ШС - извещение не передается.

7. Светодиоды “Подтверждение”, “Охрана” включены, если под охраной входная дверь.

8. Для пожарных ШС

Рассмотрим работу устройства в дежурном режиме (взят под охрану - jmp2 установлен в положение РАБ или ЗАВ). Информация со шлейфов сигнализации поступает через разъем ХS2.1 на делители напряжения (резистивная схема R1-R8), далее для защиты микроконтроллера стоят ограничители уровня напряжения - для защиты входа МК от возможных выбросов напряжения положительной и отрицательной полярности, превышающих напряжение питания, служат диоды (VD1-VD8). После попадания в микроконтроллер (PIC16F73), информация анализируется и по запрограммированной и сохраненной ранее (программирование происходит при установленном в положение ПРОГ джампере jmp2)в энергонезависимой памяти (24LC01В - соединена с микроконтроллером по шине I2C) тактике охраны, в зависимости от режима работы (условия формирования которого представлены в таблице 3.2) выполняется одно из действий:

- звуковое оповещение (сигнал проходит через инвертор, выполненный на элементах R36, R37,VT5,VD18 на сирену, подключенную к разъему XS2.2)

- световое оповещение посредством выносных индикаторов - через ограничители уровня напряжения - VD22-VD29 и токоограничивающие резисторы R47-R50 которые вместе создают схему для защиты от возможных помех (выносные индикаторы как правило размещают удаленно от прибора и имеют место различные помехи, статическое электричество и т.д.) разъему XS2.3 подключается выносной индикаторный прибор для отображения текстовых сообщений или просто мигающих знаков

- передача информации на пульт централизованного наблюдения - каскад VD20,VD21,VT8, обеспечивает управление всеми режимами работы реле K1, которое формирует сигнал тревоги для последующей передачи его на ПЦН - при этом на ПЦН транслируется тревожное извещение, на сирену включается звуковой сигнал. Данное состояние прибора - ТРЕВОГА, оно сохраняется до нажатия кнопки СБРОС, после чего:

· если все ШС находятся в состоянии НОРМА, то индикаторы состояний ШС гаснут, индикаторы сигнализаторов также гаснут, включается звуковой сигнал (данное состояние прибора соответствует режиму приема под охрану и длится 3-5 сек. для успокоения подключенных извещателей) и затем, после окончания звукового сигнала, прибор переходит в состояние НОРМА (контакты реле размыкаются, на сигнализаторах звук выключен, индикаторы сигнализаторов горят ровным светом, все 4 индикатора ШС мигают);

· если любой из ШС находится в состоянии ТРЕВОГА, то прибор переходит в режим ожидания (состояния НОРМА), при этом контакты реле остаются замкнутыми, на сигнализаторах звук выключается, индикаторы сигнализаторов продолжают мигать. При восстановлении состояния НОРМА по всем ШС прибор функционирует в соответствии с выше описанным алгоритмом.

- передача оповещения посредством телефонной линии - через дифференциалный усилитель низкочастотного сигнала (VT6, VT7) трансформаторным выходом (TV1) и варисторами для ограничения напряжения (RU3, RU4) микроконтроллер связан с телефонной линией для оповещения по телефону о возможной угрозе.

Кнопка вскрытия - S1 - предназначен для сигнализации о том, что снята верхняя крышка прибора, и открыт доступ к клеммным колодкам прибора и элементам электронной схемы.

Прибор не принимает объект под охрану, если хотя бы один ШС находится в состоянии ТРЕВОГА.

3.3 Моделирование в системе OrCAD

Для моделирования в системе OrCad была выбрана схема стабилизации напряжения питания. Схема питания состоит из: стабилизатора питания LM317, диода КД708А и блокировочных конденсаторов. На рис. 3.4 представлена схема для моделирования в редакторе Schematics.



Рис. 3.4. Схема для моделирования DC Sweep

Для моделирования были использованы специальные библиотеки моделей от производителей, чтобы получить максимально достоверные результаты. Промоделируем схему по напряжению питания от 0 до 6 В с шагом 0,1 В. Для этого в меню Analysis/Setup выбираем вид анализа DC Sweep и проводим анализ схемы по Voltage Source от 0 В до 6 В с шагом 0,1 В.

В результате как показано на рис. 3.5, данная схема стабилизирует напряжение 3,3 В начиная с 4,5 В источника

Рис. 3.5 - DC Sweep анализ

Чтобы проверить как стабилизатор справляется с низкочастотной помехой, промоделируем схему, подключив на вход источник синусоидального напряжения 50 Гц со смещением в 5 В и амплитудой колебаний 0,1 В. Для этого вместо источника постоянного напряжения VDC установим источник типа VSIN, как показано на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема питания с источником синусоидального сигнала

На рис. 3.7 показан сигнал, подаваемый на вход, а на рис. 3.8 - сигнал получаемый на выходе стабилизатора.

Рис. 3.7. Входной синусоидальный сигнал

Рис. 3.8. Выходной сигнал стабилизатора

Как видно из рис. 3.8. амплитуда колебаний составляет 0,00006 В, при входной амплитуде 0,1 В.

Т.е. коэффициент подавления будет:

(Дб);

4. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОГО УЗЛА УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Выбор и обоснование типа и материала печатной платы

Печатной платой (ПП) называется материал основания, вырезанный по размеру, содержащий необходимые отверстия и по меньшей мере один проводящий рисунок. Материал для печатной платы должен обладать следующими свойствами:

- иметь минимальные е, tgд, TKp, ТКе;

- для стабильной работы и исключения паразитных емкостей p и Unp максимум;

- ТКЛР печатной платы близок к ТКЛР меди;

- теплопроводность и теплоемкость должны быть максимальны для отвода тепла от печатных медных проводников;

- стойкость к химическим, внешним воздействиям;

- высокие механические свойства (твердость, прочность на изгиб, сжатие, растяжение, вибростойкость);

- допускать возможность обработки резанием и штамповкой;

- сохранять свои свойства при воздействии климатических факторов, а также в процессе создания рисунка схемы и пайки.

Для изготовления печатных плат используются слоистые диэлектрики, плакированные электролитической медью. К материалам печатных плат предъявляются следующие требования:

- Они должны обладать высокой термостойкостью (260 С в течение 5-20 с) и малой влагопроницаемостью (0,2 % - 0,8 %);

- Поверхностное сопротивление при 40 С должно быть не менее 10⁴ МОм.

- Чистота меди должна быть не менее 99,5 %;

- Шероховатость не хуже 0,4 мкм.

Основными материалами для изготовления печатных плат являются:

- гетинакс;

- стеклотекстолит.

Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные представляют собой слоистые прессованные пластики, изготовленные на основе бумаги (гетинакс) или ткани из стеклянного волокна (стеклотекстолит), пропитанные термореактивными смолами и облицованные с одной или двух сторон медной электролитической фольгой.

Часто для изготовления печатных плат используют стеклотекстолит фольгированный травящийся, который представляет собой листовой прессованный слоистый пластик, изготовленный из стеклоткани, пропитанной искусственной термореактивной смолой и облицованный с одной или двух сторон электролитической фольгой с гальваностойким покрытием или медной электролитической оксидированной фольгой. Он предназначен для изготовления многослойных печатных плат методом металлизации сквозных отверстий. Еще - диэлектрик фольгированный тонкий, который изготавливают из стеклоткани, пропитанной термореактивной смолой и облицованной с одной или двух сторон электролитической фольгой.

В качестве материала для изготовления ПП выбираем стеклотекстолит СФ-2-35-1.5 ГОСТ 10316-88 он выдерживает перепады температур, вибрационные нагрузки, климатические удары (в отличие от гетинакса, который со временем имеет свойство расслаиваться):

- толщина фольги - 35 мкм;

- толщина основания (стеклотекстолита) - 1.5 мм.

Выбор конструкции печатной платы (ПП) мы будем осуществлять по таким критериям:

· габаритный;

· критерий плотности рисунка печатных проводников;

· материал основания;

· число слоев;

· технологичность конструкции.

Размеры ПП выбираются исходя из плотности компоновки размещения N (ИС/см²), которая зависит от размеров печатной платы, и исходя из требований к температурным диапазонам работы печатной платы, механической прочности, разрешающей способности фотолитографии, и др.

Оптимальным решением для данного устройства есть выбор двухсторонней печатной платы (ДПП) с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Этот тип плат характеризуется высокими коммутативными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы.

Применение ДПП позволяет значительно облегчить трассировку, оптимально разместить элементы, уменьшить габариты платы, уменьшить расход материала, обеспечить надежность соединений.

Поэтому для разработки печатного узла устройства управления работой системы безопасности выбираем двухстороннюю печатную плату.

4.2 Выбор класса точности ПП

Геометрические размеры печатных проводников (ширина, расстояние между проводниками и т.д.) определяются классом точности печатного монтажа. По этому критерию печатные платы делят на 5 классов. Исходя из всех основных требований к печатному узлу (быстродействие, минимальная стоимость и габариты, надежность) выбираем 3-ий класс точности печатного монтажа:

· плотность монтажа - средняя;

· минимальная ширина проводника b, мм - 0,25;

· расстояние между краями проводников S, мм - 0,25;

· разрешающая способность R_С, пр/мм - 2;

· предельный размер печатной платы, мм - 200х200.

Для вычерчивания взаимного расположения печатных проводников, контактных площадок, монтажных отверстий, переходных отверстий, использую координатную сетку прямоугольной системы координат. Для 3-го класса точности принимаем шаг координатной сетки 1,25 мм.

4.3 Конструкторско-технологический расчет

1. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току для цепей питания и «земли»:

	(4.1)

- максимальный допустимый (суммарный) протекающий ток по шине питания и шине «земля».

- допустимая плотность тока для печатных плат, изготовленных комбинированным методом.

- толщина проводника

	(4.2)

- толщина слоя гальванически осажденной меди.



- толщина слоя химически осажденной меди.

Таб.4.1 - Потребляемые токи

Тип ИС	Iпотр, мА
PIC16F73	25
24LC01B	3
LM317	6
KPEH5A	6
PC457	25

Согласно таблице 4.1

?I_потр=65 мА _____

2. Определяем минимальную ширину проводника с учетом допустимого падения напряжения на нем:

	(4.3)

- длинна самого длинного проводника на моей печатной плате.

.

3. Определяем номинальный диаметр монтажного отверстия:

	(4.4)

- диаметр вывода ИС в корпусе второго типа.

- нижнее предельное отклонение от номинального значения монтажного отверстия.

- разность между минимальным диаметром монтажного отверстия и максимальным диаметром вывода.

.

4. Определяем диаметр контактной площадки:

	(4.5)

- минимальный эффективный диаметр контактной площадки.

- максимальный диаметр просверленного отверстия.

- ширина пояска вокруг контактной площадки

- погрешность расположения центра отверстия относительно узла координатной сетки;

- погрешность расположения центра контактной площадки относительно узла координатной сетки;

	(4.6)

- допуск на диаметр отверстия;

5. Определяем ширину проводника:

	(4.7)

- граничное значение для 3-го классы точности;

6. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:



	(4.8)

- расстояние между центрами элементов (шаг координатной сетки);

- максимальный диаметр контактной площадки;

- максимальная ширина проводника;

- погрешность расположения центра контактной площадки относительно узла координатной сетки;

- погрешность смещения проводника относительно координатной сетки;

7. Определим минимальное расстояние между двумя соседними проводниками:

	(4.9)

8. Определяем минимальное расстояние между двумя соседними контактными площадками:



	(4.10)

9. Определяем расстояние между проводником и контактной площадкой (в случае, если проводник проходит между двумя контактными площадками):

	(4.11)

Рассчитанное значение больше значения , которое определено третьим классом, поэтому проводник, проложенный между двумя контактными площадками, не будет касаться ни одной из контактной площадок.

10. Рассчитанные элементы печатного монтажа соответствуют выбранному классу точности монтажа. В этом можно убедиться, сравнив рассчитанные данные и граничные значения основных параметров печатного монтажа для 3-го класса точности:

b_пр=0,35?0,25

S_min=0,305?0,25

b_П0=0,1?0,1

К_дт=0,53?0,33

4.4 Электрический расчет ПП

1) Определим допустимое падение напряжения на печатных проводниках:

	(4.12)

2) Определим мощность потерь:

	(4.13)

U_ПИТ=5 В

tg=0,002

f_MAX=1 Гц(т.к. расчет по постоянному току);

С - емкость проводников, лежащих на сторонах платы:

	(4.14)

где S - площадь печатных проводников на ПП, S=2573 мм²;

=5,5 (для стеклотекстолита);

h_ПЛ=1,5 мм.

В итоге получим:

Тогда:

3) Определим емкость печатных проводников на одной стороне ПП:

	(4.15)

где l_ПР - длина двух параллельно идущих проводников (максимальная из чертежа ПП),

l_ПР=0,042 м;

S= 0,9 мм;

_ЭФ - результирующая диэлектрическая проницаемость:

	(4.16)

Подставим в исходную формулу все полученные значения:

4) Определим взаимную индуктивность печатных проводников шины питания и шины «земля»:

	(4.17)

l_ш=l_шп+l_шз

l_ш=301+253=554мм

Тогда получим:

Таким образом, разработанная печатная плата удовлетворяет заданным условиям, поскольку полученные расчетные значения наиболее важных электрических параметров не превышают допустимых значений для данного типа печатных плат.

4.5 Проектирование печатных узлов в САПР P-CAD

Р-САD выполняет полный цикл проектирования ПП, включающий в себя графический ввод схемы, «упаковку» (перенос) схемы на ПП, ручное размещение компонентов, ручную, интерактивную или автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и ПП и выпуск конструкторской и технологической документации. Применение сопутствующих программ позволяет выполнять моделирование схем и анализ паразитных эффектов, присущих реальным ПП, до их изготовления, что обеспечивает преимущества Р-САD по сравнению с другими САПР. Система Р-САD 2001 предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) электронных устройств в среде Windows. Она состоит из четырех основных модулей: Р-САD Librаrу Маnаgеr (или Librarу Ехесutive), Р-САD Sсhеmаtiс, Р-САD РСВ, Р-САD Аutоrоutеrs и ряда вспомогательных про-грамм.

Р-САD Sсhеmаtiс и Р-САD РСВ -- графические редакторы схем и ПП. Графический редактор ПП Р-САD РСВ вызывается автономно или из редактора схем Р-САD Sсhеmаtiс. В Р-САD Sсhеmаtiс составляется список соединений схемы (Netlist), который загружается в Р-САD РСВ, и на поле ПП переносятся из библиотек изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами -- эта операция называется упаковкой схемы на ПП. После этого вычерчивается контур ПП, внутри него (вручную или в интерактивном режиме с помощью SРЕССТRА) размещаются компоненты и проводится трассировка проводников.

В Р-САD РСВ появилось много новых возможностей, позволяющих улучшить качество разработки ПП. К ним относятся средства обнаружения и удаления изолированных островков металлизации, автоматическая очистка зазоров в областях металлизации при прокладке через занятые ими области проводников и простановке переходных отверстий (ПО), возможность задания индивидуальных зазоров для разных проводников, классов проводников и проводников, находящихся на различных слоях или в различных областях расщепления металлизированных слоев на области для подключения нескольких источников питания отдельно аналоговой и цифровой «земли». ПО допускается размещать в любой точке ПП что облегчает разметку центров крепежных отверстий.

Аutoroutеrs. В состав Р-САD 2001 входят два автотрассировщика: простейшая программа QuickRoute и заимствованная из системы Ргоtе1 программа Shape-Based-Route. Вместе с поставляемой отдельно программой SРЕССТRА они вызываются из управляющей оболочки Р-САD РСВ, в которой производится настройка стратегии трассировки. Очень удобно, что информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести еще на этапах создания принципиальной схемы или ПП. К ним относятся атрибуты ширины трассы, типа ассоциируемых с ней ПО и их максимально допустимого количества, признак запрета разрыва цепи в процессе автотрассировки, признак предварительно разведенной и зафиксированной цепи.

SРЕССТRА -- программа ручной, интерактивной и автоматической трассировки проводников и размещения компонентов. Программа SРЕССТRА успешно трассирует ПП большой сложности (число слоев до 256) благодаря применению так называемой бессеточной (Shape-Based) технологии. В отличие от разработанных ранее сеточных трассировщиков, в которых графические объекты представлены в виде набора координат точек, в ней используются компактные способы их математического описания. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью расположения компонентов и обеспечивается тонкая настройка сложных стратегий размещения компонентов и трассировки проводников.

Всем объектам ПП присваивается определенный уровень иерархии и вводятся правила размещения и трассировки, составляющие их стратегию, предусматривающую особенности разработки конкретной ПП.

Помимо обычного контроля соблюдения технологических зазоров типа проводник -- проводник, проводник -- ПО и т. п. в системе SРЕССТRА можно выполнить контроль максимальной длины параллельных проводников, расположенных на одном или двух смежных слоях, что позволяет уменьшить уровень перекрестных искажений. Контролируется также максимальное запаздывание сигнала в отдельных цепях.

SРЕССТRА воспринимает информацию о ПП, подготовленных с помощью од-ного из графических редакторов: МD, Р-САD РСВ, МicroSim, РСВоаrds, РАDS, Рrоtе1, ОrСАD Lауоut и многих др. Разработанная в SРЕССТRА ПП транслируется обратно для выпуска документации. Процедура такой двусторонней трансляции встроена в Р-САD РСВ, но она может выполняться и автономно.

5. РАСЧЕТ ВИБРОПРОЧНОСТИ ПЕЧАТНОГО УЗЛА

Данный расчет проводится с целью определения степени влияния вибрации на элементы печатного узла, а также с целью определения перегрузок, которые воздействуют на элементы монтажа при воздействии вибрации. При расчете на вибропрочность в качестве расчетной схемы принимается упрощенная модель в виде прямоугольной пластины с размерами сторон a*b постоянной толщины h с определенным видом закрепления по контуру.

Массу печатаной платы можно рассчитать по такой формуле:

	(5.1)

где - плотность стеклотекстолита (=2050 кг/м³), а*b*h - размеры печатной платы (берутся из чертежа печатной платы).