Устройства для тестирования аккумуляторов

Режим разрядки.

Устройство производит разрядку аккумулятора током 0,3А на блоке стабилизации тока разрядки. Исходя из времени разряда, определяется ёмкость аккумулятора, которая попеременно с напряжением указывается на блоке индикации. При снижении напряжения на аккумуляторе до 2,7 В, устройство переключается в режим окончательной зарядки, сопровождаемый звуковым сигналом с блока звуковой индикации.

Режим окончательной зарядки.

Устройство переходит в режим окончательной зарядки аккумулятора током 0,3 А с блока коммутации тока зарядки до значения 4,29 В. Происходит звуковой сигнал с блока звуковой индикации.

Конец цикла.

На блоке индикации индицируется значение ёмкости аккумулятора в ампер-часах при его разрядке. При нажатии на кнопку с блока коммутации Qзар будет индицироваться значение ёмкости, которую аккумулятор получил при зарядке. При нажатии на кнопку с блока коммутации «Пуск», обнуляются показатели на блоке индикации, устройство переходит в режим исходного состояния и аккумулятор отсоединяют.

3.3 Характеристика элементной базы

Согласно заданию Дипломного проекта раскрывается характеристика элементной базы «Устройства для тестирования аккумуляторов».

Элементная база устройства представлена через назначение элемента, условно - графическое обозначение (УГО), общий вид, таблицы состояния и основные электрические параметры.

«Устройства для тестирования аккумуляторов» построенного на дискретной и интегральной схемотехнике.

Микроконтроллер, поз. DD1, тип PIC16F870, [4].

Микросхема представляет собой восьми разрядный Flash CMOS микроконтроллер компании Microchip Technology Incorporated, который содержит гарвардскую архитектуру с RISC- процессором. Имеет КМОП-структуру. Корпус типа 28SP, 28SO, 28SS. Масса не более 4 г.

Рисунок 3.1 а) б) а - УГО; б - общий вид

Таблица 3.1 - Назначение выводов

Таблица 3.2 - Размеры микроконтроллера

Микросхема, поз. DD2, тип КР531КП11 [6, с. 245].

Микросхема представляет собой четырёхразрядный селектор 2-1 с тремя устойчивыми состояниями. Содержит 207 интегральных элемента. Корпус типа 201.16-16. Масса не более 1,4 г.

Рисунок 3.2 а) б) а - УГО; б - общий вид

Назначение выводов:

1 - вход адреса;

2 - вход информационный 1Х1;

3 - вход информационный 1Х2;

4 - выход У1;

5 - вход информационный 2Х1;

6 - вход информационный 2Х2;

7 - выход У2;

8 - общий;

9 - выход У3;

10 - вход информационный 3Х2;

11 - вход информационный 3Х1;

12 - выход У4;

13 - вход информационный 4Х2;

14 - вход информационный 4Х1;

15 - вход стробирующий;

16 - напряжение питания.

Электрические параметры:

номинальное напряжение питания,………… …...В…......…….5 ± 5%

выходное напряжение высокого уровня,……………......В………...? 2,4

выходное напряжение низкого уровня,………………….В…...……? 0,5

ток потребления при низком уровне Uвх,……….………мА….…..? 93

ток потребления при высоком уровне Uвх,……...………мА…..…..? 68

ток потребления в состоянии «выключено»,……………мА….…..? 99

Микросхема, поз. DA1, DA2, DA3, тип КР142ЕН5А [6, с. 462].

Микросхема представляет собой мощный стабилизатор напряжения с фиксированными входными напряжениями положительной полярности 5 и 6 В и током нагрузки 2 и 3 А. Имеет встроенную защиту от короткого замыкания, защиту от перегрузок по току и от перегрева кристалла. Содержит 39 интегральных элементов. Корпус типа КТ28-2 Масса не более 2,5 г.



Рисунок 3.3. а) б) а - УГО; б - общий вид

Назначение выводов:

1 - вход;

2 - выход;

3 - общий.

Электрические параметры:

выходное напряжение при Uвх = 10В, Iвых = 10мА,……...В….4,9…5,1

ток потребления при Uвх = 15В, …………………………мА..…..? 10

нестабильность напряжения при Uвх = 10В, Iвых = 10мА, В...... ? 0,05%

температурный коэффициент напряжения, ……….....°С….…..? 0,02

Микросхема, поз. DA4, тип КР142ЕН12 [6, с. 469].

Микросхема представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного тепа. Она выполнена по планарной диффузионной технологии с изоляцией р-п переходом. Стабилизатор работает с внешним делителем напряжения в измерительном элементе, что позволяет регулировать выходное напряжение в очень широких пределах - от 1,3 до 37 В. Регулирующий элемент стабилизатора включен в плюсовой провод питания. Выходной ток (ток нагрузки) - до 1 А. Содержит 276 интегральных элемента. Корпус типа КТ28-2. Масса не более 2,5 г.

Рисунок 3.4 а - УГО; б - общий вид



Назначение выводов:

1 - регулировка;

2 - вход;

3 - выход.

Электрические параметры:

выходное напряжение при Uвх = 5В, Iвых = 5мА, …...В…..1,2…1,3

нестабильность напряжения при Uвх = 20В, Iвых = 5мА, ...В.....? 0,01%

нестабильность тока при Uвх = 20В, Iвых = 5мА, ………....А.....? 0,2%

температурный коэффициент напряжения, ………..°С…....? 0,02

Микросхема, поз. DA5, DA6, тип КР142ЕН19 [6, с. 475].

Микросхема представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения параллельного типа (интегратор аналогичного стабилитрона) и предназначена для использования в качестве ИОН и регулируемого стабилитрона. Изготовлена по планарно-эпитаксиальной технологии с изолированным p-n переходом. Корпус типа КТ-26. Масса не более 0,3 г.

Рисунок 3.5 а - УГО; б - общий вид

Назначение выводов:

1 - опорное напряжение;

2 - анод;

3 - катод.

Электрические параметры:

опорное напряжение,……………… …..В……….2,44…2,55

входной ток по входу опорного напряжения,………….мкА………...? 5

напряжение между анодом и катодом,… …...В..…..….......... ? 30

ток катода,……… ……………...………….....мА…....…..1,2…100

Микросхема, поз. DA7, тип К155ЛА2 [6, с. 179].

Микросхема представляет собой логический элемент 8И-НЕ. Содержит 64 интегральных элемента. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г.

Рисунок 3.6 а - УГО; б - общий вид

Назначение выводов:

1, 6, 14, 12 - Входы Х1-Х8;

7 - общий;

8 - выход У;

14 - напряжение питания.

Электрические параметры:

номинальное напряжение питания,… ………...В….......…….5 ± 5%

выходное напряжение высокого уровня,… В……………...? 2,4

выходное напряжение низкого уровня,…… ……….В…...…………? 0,4

ток потребления при низком уровне Uвх,……….………мА….…..? 6

ток потребления при высоком уровне Uвх,……...………мА…....…..? 2

Диод, поз. VD1, тип КД209А [9, с. 115].

Диод кремниевый эпитаксиально-планарный импульсный. Предназначен для применения в импульсных устройствах. Выпускается в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип диода приводится на корпусе в виде цветной маркировки. Масса не более 0,15 г.

Рисунок 3.7 а - УГО; б - общий вид

Технические параметры:

обратное напряжение, …………………….…В…....…………400

максимальный прямой ток, …………………....А..……..………..0,7

максимальный обратный ток, ……………........мкА...….…………30

Диод, поз. VD2, VD3, VD4, тип КД510А [9, с. 73].

Диод кремниевый эпитаксиально-планарный импульсный. Предназначен для применения в импульсных устройствах. Выпускается в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип диода приводится на корпусе в виде цветной маркировки. Масса не более 0,15 г.

Рисунок 3.8 а - УГО; б - общий вид

Технические параметры:

напряжение стабилизации, ……………………….В…….…………3,2

минимальный ток стабилизации, ………………..мА..….………..0,01

максимальный ток стабилизации, ………………….мА..….…………0,5

дифференциальное сопротивление, ……………..Ом…...…….…..500

Резистор, поз. R1-R24, тип МЛТ C2-33 [7, с. 56].

Резистор постоянный металлодиэлектрический общего назначения для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока, с аксиальными выводами, для печатного монтажа с установкой параллельно плате, неизолированный, пожаробезопасный, для автомонтажа в отверстие. Масса не более 1 г.

Рисунок 3.9 а - УГО; б - общий вид

Таблица 3.3 - Параметры используемых резисторов

Тип	Позиция в схеме	Сопротивление	Мощность
МЛТ С2-33	R1-R3, R5, R6, R21	2 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R4, R15, R23	10 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R7-R14	100 Ом	0,25
МЛТ С2-33	R19, R22, R24	3 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R21	4,7 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R17	1,5 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R18	4,3 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R2	22 кОм	0,25
МЛТ С2-33	R16	3,9 Ом	0,5
МЛТ С2-33	R20	8,2 Ом	0,5

Электрические параметры:

номинальная мощность, ……………………….Вт………………0,5

предельное импульсное напряжение, ……………В..….………….750

предельное рабочее напряжение тока, ………..В..…….……….350

максимальная резонансная частота, …………..Гц.……………3000

Цифробуквенный индикатор, поз. HG1, тип BA56-12GWA [10, с. 654].

Представляет собой трёхразрядный цифробуквенный индикатор с высотой буквы более 5мм. Цвет свечения красный.



Рисунок 3.10 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

ток прямой, …………………………………мА………………20

напряжение прямое max, ………………………...В….……………2,5

напряжение обратное max, ……………………В.………………..5

ток прямой max, ………………………………мА………………25

мощность max, …………………………………мВт…………….500

длина волны, …………………………………...нм….…….650..670

Конденсатор, поз. С1-С10, тип К50-6 [8, с. 83].

Предназначен для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока, а также в цепях импульсного тока. Конденсатор выпускают в цилиндрических металлических корпусах с однонаправленными выводами.

Рисунок 3.11 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

номинальная ёмкость, ……………………..мкФ……….0,1…500

Конденсатор, поз. С11, С12, тип КМ -6 [8, с. 59].

Конденсатор керамический монолитный КМ-6 предназначен для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Выпускается с изолированными однонаправленными выводами. Конденсатор может быть типа 1 и типа 2. Конденсатор типа 1 отличается от конденсатора типа 2 относительно большей реактивной мощностью, низкими потерями, высоким сопротивлением изоляции, стабильным ТКЕ.

Рисунок 3.12 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

номинальная ёмкость, ……………………………пФ…...….…22…50

номинальное напряжение, ……………………...…..В...….….….22…50

Дроссель, поз. L1, тип 25 мГн [11, с. 270].

Малогабаритная катушка постоянной индуктивности. Представляет собой миниатюрную катушку с ферритовым сердечником, размещенным в изолированном корпусе с двумя выводами. Номинал индуктивности и ее точность обозначаются цветными полосками.

Рисунок 3.13 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

диапазон номинальных значений, …….……мкГн…...…0,1…1000

точность, ………………………………..%…….………5…20

Реле, поз.К1, К2, тип РЭС52, [11, с. 134].

Реле герметичное, двухпозиционное, одностабильное, с двумя переключающими контактами, питаемое постоянным током, предназначено для коммутации цепей постоянного и переменного частотой до 10000 Гц. Масса не более 8 г. Реле РЭС 52 соответствует ГОСТ 16121 - 86 и техническим условиям ЯЛО.455.012 ТУ.

Рисунок 3.14

а - УГО; б - общий вид

Таблица 3.4 - Частные характеристики

Сопротивление обмотки, Ом	Ток срабатывания, мА	Напряжение, В	Сопротивление контакта, Ом
830±125	12	6	0,5

Электрические параметры:

ток питания обмотки………...………..……...…постоянный

сопротивление изоляции, ………………...…мОм.…..…...…..200

испытательное переменное напряжение, …………………В..........360

время срабатывания, …………………………….мс..………….…. 8

время отпускания, ………………………………….мс..………….…. 5

температура окружающей среды,………………...°С…….- 60…+100

повышенная относительная влажность, …………………..%.............98

Пьезоизлучатель, поз. HA1, тип ЗП-10, [11, с. 180].

Излучатель высокочастотный. Предназначен для работы в цепях в качестве звуковой сигнализации. Работа основана на пьезоэффекте. Выпускается с однонаправленными проволочными выводами. Масса не более 7 г.

Рисунок 3.15 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

диапазон излучаемых частот, …………………..Г....….2000…4000

частота резонанса, ………………………………Гц ..………….2500

напряжение питания, …………………………….В….…………….5

выходная мощность, …………………………….Вт..…………..0,25

Транзистор, поз. VT4, VT5, VT6, VT8, тип КТ3107А, [9, с.175].

Транзистор кремневый, малой мощности, высокочастотный, P-N-P. Масса не более 3 г.

Рисунок 3.16 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

ток коллектора, ……………………………мА….……....….100

частота, ………………………………………МГц …..……….200

мощность, …………………………………мВт...…………..300

Транзистор, поз. VT1, VT2, VT3, тип КТ3102А, [9, с.161]

Транзистор кремневый, малой мощности, высокочастотный, N-P-N. Масса не более 3 г.

Рисунок 3.17 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

ток коллектора, ………………………………мА….……....….100

частота, ………………………………………МГц …..……….250

мощность, ………………………………………мВт...…………..250

Транзистор, поз. VT7, тип КП501А, [9, с.73]

Кремниевый полевой транзистор с P-N переходом и каналом N-типа.

Рисунок 3.18 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

напряжение отсечки, ………………………...В…...…………….2

ток затвора, ……………………………………..мА.....…………….3

ток стока, ……………………………………..мА.....…………….5

рассеиваемая мощность, …………………………мВт.……………150

Кварцевый резонатор, поз. ZQ1, тип РК92СР [11, с. 668].

Резонатор кварцевый с номинальной частотой 4 МГц. Выпускается в стеклянном корпусе, масса не более 5 г.

Рисунок 3.19 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

рабочая частота, …………………………….МГц……………….4

изменение частоты, …………………………МГц…...1…1,5*10-6

сопротивление не более, ……………………….…Ом..……………..60

Переключатель, поз. SB1, SB2, SB3, тип ПГ-2-1-6П1Н, [11, с. 120].

Переключатель кнопочный однополюсного включения, предназначен для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока до 3 А с напряжением до 220 В и мощностью 660 ВА. Масса не более 8 г.

Рисунок 3.20 а - УГО; б - общий вид

Электрические параметры:

сопротивление контакта, ……………………Ом.……………0,02

сопротивление изоляции, …………………..МОм.…………1000

сопротивление изоляции min, ……………...МОм...…….……...2

прочность изоляции, ……………………….В...…………..1100

число циклов коммутации……………….…...…………….…104

Разъём COM-порта, поз. XP3, тип RS232-C [3, с. 39].

Интерфейс RS232-C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств, а так же для связи компьютеров между собой. Представляет собой 9-контактный DB9P разъём для подключения RS232-C.

Рисунок 3.21 а - УГО; б - общий вид

Назначение контактов:

1 - DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала);

2 - R x D - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная);

3 - Т x D - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная);

4 - DTR - готовность выходных данных;

5 - SG - сигнальное заземление, нулевой привод;

6 - DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема;

7 - RTS - сигнал запроса передачи. Активен во всё время передачи;

8 - CTS - сигнал сброса (отчистки) для передачи. Активен во всё время передачи. Говорит о готовности приёмника;

9 - RI - индикатор вызова. Говорит о приёме модемом сигнала вызова по телефонной сети.

В данном разделе была представлена характеристика элементной базы «Устройства для тестирования аккумуляторов», которая используется при выполнении конструкторской части и для расчёта полной себестоимости устройства.

3.4 Разработка и описание алгоритма работы схемы

Согласно заданию дипломного проекта, на основании схемы электрической принципиальной, которая представлена в приложении Б и в виде графического листа ДП. 2201. (230101). 021 08 Э3, был разработан алгоритм работы «Устройства для тестирования аккумуляторов», который представлен на рисунке 3.22 и в виде графического листа 3.

Начало. После подачи напряжения питания происходит инициализация микроконтроллера DD1, т.е. опрос портов ввода-вывода, включение таймера-счётчика, приём в порты данных. Далее микроконтроллер ожидает подключение аккумулятора, после чего происходит подача сигнала с COM-порта. Когда сигнал поступил, нажимается и удерживается кнопка SB1, а следом кнопка SB2. Если сигнал с COM-порта не поступает, то далее следует нажатие кнопки SB2. Если при нажатии кнопки SB2 раздаётся аварийный сигнал, необходимо проверить правильность подключения аккумулятора и напряжение на нём, а затем отключить питание. Если аварийный сигнал не звучит, происходит начало первичной зарядки стабильным током 0,3 А. Измерив параметры напряжения, устройство производит заряду аккумулятора до 4,29 В. Затем происходит разрядка аккумулятора током 0,3 А. Разрядка продолжается до тех пор, пока снижение напряжения на аккумуляторе не достигнет значения 2,7 В.

Рисунок 3.22 - Алгоритм работы устройства



После чего устройство переходит к окончательной зарядке аккумулятора. Полученные параметры значения ёмкости аккумулятора при разрядке выводятся на блок индикации HG1. При нажатии кнопки SB3 индицируется значение ёмкости аккумулятора при зарядке с блока индикации HG1. Повторное нажатие на кнопку SB2 приводит к обнулению показаний индикатора HG1. Далее следует отсоединить проверяемый аккумулятор от устройства. Конец.

3.5 Разработка и описание схемы электрической принципиальной

Была представлена схема электрическая принципиальная «Устройства для тестирования аккумуляторов», которая представлена в приложении Б, в виде графического листа ДП. 230101. 021 08 Э3.

Элементы, которые входят в состав блоков:

микроконтроллер - микросхема DD1;

генератор тактовых импульсов - состоит из конденсаторов С11, C12 и кварцевого резонатора ZQ1;

блок сброса - состоит из резисторов R1, R4 и конденсаторов С2 и С3;

блоки фильтра 1, 2, 3, 4 - состоят из конденсаторов С1 (1), С5 (2), С6, С8 (3), С9 (4);

блоки стабилизации напряжения 1, 2, 3 - состоят из элементов DA1 (1), DA2 (2), DA3 (3);

компаратор напряжения - состоит из R15, R17, R18, R23, DA5, C10, VT5;

электронный коммутатор «Запуск» - кнопка SB1;

блок коммутации «Пуск» - кнопка SB2;

блок коммутации «Qзар» - кнопка SB3;

блок логики - состоит из микросхемы DА7;

блок выборки - мультиплексор DD2;

СОМ-порт - разъем ПК СОМ ХР3;

блоки ограничения тока 1, 2, 3, 4, 5 - резисторы R7-R14 (1), R19, R22, R24 (2), R6 (3), R3 (4), R2 (5);

блок индикации - индикатор HG1;

блоки электронных ключей 1, 2, 3, 4 - состоит из биполярных транзисторов VT2 (1), VT3 (2), VT1 (3), VT4, VT6, VT8 (4);

нагрузка - резистор R20;

блок стабилизации тока разрядки - состоит из полевого транзистора VT7, резистора R25 и микросхемы DA6;

блок коммутации разрядки - реле К2, контакт реле К2.1;

блок стабилизации тока зарядки - состоит из элементов DA4 и R16;

блок коммутации зарядки - реле К1, контакт реле К1.1;

блок звуковой индикации - пьезоизлучатель НА1.

Режим инициализации.

После подачи напряжения питания на схему происходит включение микроконтроллера DD1, срабатывает генератор тактовых импульсов ZQ1, который задаёт тактовую частоту внутреннего генератора микроконтроллера DD1 и формирует сигнал начальной установки. Затем микроконтроллер DD1 инициализирует все свои блоки, подготавливает порты ввода и вывода, сбрасывает таймер счётчики.

Режим исходного состояния.

Микроконтроллер опрашивает состояние линии портов RA4, RA5 и AN0. При подключении аккумулятора к разъёму XP2, происходит подача сигнала с COM-порта, после чего нажимается и удерживается кнопка SB1, а следом нажимается кнопка SB2, после чего обе кнопки отпускаются и устройство переходит в режим первичной зарядки, который сопровождается звуковой индикацией НА1. Если сигнал с COM-порта не пришёл, происходит нажатие кнопки SB2 и устройство переходит в режим первичной зарядки.

Режим первичной зарядки.

Аккумулятор, подключённый к разъёму XP2, заряжается стабильным током 0,3 А посредством коммутации разъёма ХР2 с стабилизатором DA4. Измерение напряжения на аккумуляторе производится с помощью порта AN0 (внутреннего АЦП) микроконтроллера DD1. Когда в процессе зарядки напряжение на аккумуляторе достигнет 4,29 В, устройство перейдёт в следующий режим.

Режим разрядки.

Устройство производит разрядку аккумулятора током 0,3А на полевом транзисторе VT7, резисторе R20 и стабилизаторе DA6. Исходя из времени разряда, определяется ёмкость аккумулятора, которая попеременно с напряжением указывается на индикаторе HG1. При снижении напряжения на аккумуляторе до 2,7 В, устройство переключается в режим окончательной зарядки, сопровождаемый звуковым сигналом НА1.

Режим окончательной зарядки.

Устройство переходит в режим окончательной зарядки аккумулятора током 0,3 А принудительным подключением к микросхеме DA4 до значения 4,29 В. Происходит звуковой сигнал НА1.

Конец цикла.

На индикаторе HG1 выводится значение ёмкости аккумулятора в ампер-часах при его разрядке. При нажатии на кнопку SB3 будет индицироваться значение ёмкости, которую аккумулятор получил при зарядке. При нажатии на кнопку SB2, обнуляются показатели на индикаторе HG1, звучит долгий сигнал с элемента НА1 и устройство переходит в режим исходного состояния и аккумулятор отсоединяют.

3.6 Разработка и описание программного продукта

Согласно постановке задачи дипломного проекта представлен программный продукт работы «Устройства для тестирования аккумуляторов».

При разработке устройства и последующем его применении необходимо прошить микросхему памяти микроконтроллера DD1 представленным ниже шестнадцатеричным кодом. Исполняемый код расположен в ПЗУ микроконтроллера PIC16F870. На рисунке 3.23 представлена карта прошивки ПЗУ.

:00000040000FA

:00000003E2898

:0000A00B00A300884007A

:00010000B30В104D522341A3329203004022620BЗ :0002000Bl05000S2B20BF0031lC3820lF30Bl055E :0003000BF1AB1163F1B3117BF1BB117E030B20515 :0004000lF303F05B204D222D52233298A0182070C :0005000FE34FD34F7348A01820703349F3425349B :00060000D34993449344134lF3401340934FF3498 :00070003F102A180800AF1D3F1408008316031311 :0008000013081000F308500E030860087018C014F :00090008D010S309F008B017D3092000317S3I680 :000A0008C010313831241309F0085018601870173

:000A0008C010313831241309F0085018601870173 :000B0008C018D0190018E018F0195019601970lB0

:000C0000530920091013F30350083132030840069 :000D0008001840A84lF68232030B000B0033414E3 :000E0003S140317S3128D01031783160Cl403179D :000F00083120C0803138312AA002AlC94282A30A6 :0010000840003112E30040203199428840A031773 :001100083128D0A0317S3160C14031783120C081D :00120000313831280008128DE2028212A1C9428B2 :0013000861EDE2294282F14B316CF220310DB3044 :00140002302031CBD01BD0A28303D02031D6329A3 :0015000BD01AA162F10AF14B3123316CF22B41656 :00160006329AF143316CF2203108A3023020318F9 :0017000BD01BD0A28303D02031D6329BD01AA123D :00180002A16AF102F15B3163312CF22B4166329D7 :00190002F15E316CF220310DB302302031CBD0141 :001A000BD0A2S303D0203lD6329BD012Al22F110B

:001B0002A17B3123312CF22341763290608341CCE :001C0000800B41DE828B41808003419EE2008000F :001D0000BlC080086lFB41534100800B41134112C :001E000AAl8FB28AA14102lAAl908002A14B31669 :001F000CF222Fl40800B3123312CF22AB0lAC016F :0020000AD0lAE0lAA01BA0lBB0lBE012F10AFl0B2 :00210002F110F30B40BB50197013514D82208000D :002200021212А15О31О8ОЗО23О2О31С1С29О310ЕЕ :0023000E6302302031C2All2AlD0800AAl5BD015D :0024000080099221F151F1923291E08A300080062 :00250000BlD08000Bll2230300203lD0528203031 :0026000B000B0030S28B60A031131303602031D71 :00270000800B601AA1C40292A1D4029FS214D2954

:0028000B5013514B4lA4D2934lB4D29BE0lBB0lEB

:0029000B413B41E9701341F97015B229821341CBC :002A0006821B41AC421341BDC21AA19BA212A1CE2 :002B000080010212A1B0800AA190800AA1AB12850 :002C0002A1AC8289B28AA1AA4292A1AAF29080082 :002D000B90A2830390203lD7429B410341lB4113D :002E0003414B80lB9010800B418862986lF7A2988 :002F000B80108000B18B8010B10B80A0230380218 :0030000031D0800B414B801B9010800861B8A292E

:10031000B80108000B18B8010B10B80A04303802F5

:10032000031D0800B41034153414B801B9010800D5

:10033000B70A0730370203lD0800870lAFlDA22915

:10034000AF11A329AF150800BA0A0311F0303A0221

:10035000031D0800BA01AB0F0800AC0A0800BA0A76

:100360000311F0303A02031D0800BA01AD0F080076

:10037000AE0A08002Al9BC0lBC0Al4303C0203lD55

:100380000800AA11BC010800BB0A07303B02031D8C

:100390000800BB01B41FCF29B4139701D229B417A9

:1003A0000C309700BE0A08303E0203lD0800B4l24C

:1003B000BE01B4139701080PB412BE0A14303B020B

:1003C00003lD08008B0lB4lFE829B413970lEB29F2

:1003D000B4170C309700BE0A0A303E02031D080015

:1003E0003413BE01B413970108003518002AB5185C

:l003F000lC2AB519ZE2A3519412A35lA502A080007

:100400000C309700BB0A02303B02031D0800BB0101

:1004100097013510B514BE0A03303E02031D0800D3

:10042000B510BE01B516351F192AB512351335168C

:1004300008003515351608008B0A02303B02031DC3

:100440000800BB010C309700B510B515B51A2B2A62

:100450003514B5110800351F0800282ABB0A0730DB

:100460003B0203lD0800BB01970lB51lB514BE0A7C

:1004700003303E02031D0800B510BE0135153517C7

:100480000800BB0A07303B0203lD0800BB010C300B

:10049000970035113514351B08003510B5150800C7

:1004A000BB0A0F303B02031D0800BB010C30970054

:1004B0003512351408002B08C2002C08Cl009E22FA

:1004C0002430840090222D08C2002E08C1009E22F4

:1004D000273084009022061F712A2430840087224E

:1004E000752A273084008722752A0A30AF19080040

:1004F0002F18A000AF18A1002F19A200AA1C0800F5

:100500002Al9832A0800A000Al00A2000800000800

:10051000A000840A0008A100840A0008A2000800C4

:1005200046088000840A450S8000840A4408800048

:l005300008000630C000C00B9B2A0800410EF038AE

:10054000C600C607E23EC500323EC30041080F396F

:10055000C507C507C307E93EC400C407C407420E68

:l00560000F39C407C307C40DC30DC309C30D420827

:100570000F39C307C60D0730C7000A30C307C403CD

:10058000031CBE2AC407C503031CC22AC507C60331

:100S9000031CC62AC607C703031CCA2A080033u85F

:1005A000850008003208860008003108870008002E

:1005B000031783128D018C01FD2208000B30B1045A

:1005C000D522341A080034162A3084008403031715

:1005D00083128D0103138312840A00080317831208

:1005E0008C00FD22031783128D0A031383120311SB

:1005F0002E30040203lDEA2A08008Bl3031783160A

:100600000C1555308D00AA308D008C148C18062BDB

:0606100003138312080031

:00000001FF

Для изготовления разрабатываемого устройства необходимо использование программатора. В данном случае применяется программатор универсального типа. Выбор его обусловлен тем, что он обладает подходящими техническими характеристиками для работы устройства сопряжения, надежностью и безотказностью.

В данном разделе приведена программа инициализации микроконтроллера, которая необходима для правильной работы устройства. Программа написана на языке Assembler.

Ниже представлен листинг программы.

MPASM 5.03 ZY_LIT.ASM 11-12-2006 19:18:31 PAGE 1

LOC OBJECT CODE LINE SOURCE TEXT

VALUE

00001

00002; - программа зарядного устройства для восстановления литиевых аккумуляторов

00003; - зарядка и разрядка стабильным током 300мА

00004; - весь цикл состоит из 3-х этапов:

00005; - первичная зарядка

00006; - разряд с подсчётом ёмкости аккумулятора

00007; - окончательный заряд для последующего использования

00008; - индикация ёмкости на с/д семисегментном индикаторе (3 цифры)

00009

00010

00011 #include<p16f870.inc>

00001 LIST

00002; - P16F870.INC Standard Header File, Version 1.00 Microchip Technology, Inc.

00290 LIST

00012 errorlevel -302; - no bank warnings

00013 CBLOCK 0x20; - размещаем регистры ОЗУ с ячейки 0х20 по порядку

00000020 00014 IND_SEG1; - 1 сегмент на индикаторе

00000021 00015 IND_SEG2; - 2 сегмент на индикаторе

00000022 00016 IND_SEG3; - 3 сегмент на индикаторе

00000023 00017 V_AKK; - ячейка напр канала (на аккумуляторе)

00000024 00018 EMK_R_1K; - единицы ёмкости в А/ч при разряде

00000025 00019 EMK_R_100; - десятые доли ёмкости в А/ч при разряде

00000026 00020 EMK_R_10; - сотые доли ёмкости в А/ч при разряде

00000027 00021 EMK_Z_1K; - единицы ёмкости в А/ч при заряде

00000028 00022 EMK_Z_100; - десятые доли ёмкости в А/ч при заряде

00000029 00023 EMK_Z_10; - сотые доли ёмкости в А/ч при заряде

0000002A 00024 AKK_Z_R; - состояние ячейки аккумулятора (биты)

0000002B 00025 EMK_R_L; - младший байт ёмкости в мА/ч при разряде

0000002C 00026 EMK_R_H; - старший байт ёмкости в мА/ч при разряде

0000002D 00027 EMK_Z_L; - младший байт ёмкости в мА/ч при последнем заряде

0000002E 00028 EMK_Z_H; - старший байт ёмкости в мА/ч при последнем заряде

0000002F 00029 IND_MIG; - информация о мигании индикатора (биты)

00000030 00030 FSR_2; - дополнительный переменный регистр для индикатора

00000031 00031 P_C_COPY; - копия порта С

00000032 00032 P_B_COPY; - копия порта B

00000033 00033 P_A_COPY; - копия порта A

00000034 00034 FLAG_ALL; - общие флаги

00000035 00035 BIT_SOS; - биты при воспроизведении сигнала SOS

00000036 00036 TMR_TIM_DEL; - таймер общего времени

00000037 00037 TMR_DIOD; - таймер для мигания

00000038 00038 TMR_DREBEZG; - таймер дребезга

00000039 00039 TMR_CLR_KN; - таймер времени отведённого на срабатывание кнопки

0000003A 00040 TMR_ZAR; - таймер при подсчёте ёмкости

0000003B 00041 TMR_PI; - таймер при пикании

0000003C 00042 TMR_AVAR; - таймер, при пропадании контакта с акк. след. изм.

00043; - будет через 2с после возобновления контакта (для устранения помех)

0000003D 00044 TMR_NEXT; - счётчик АЦП для чёткого переключения м/у режимами

00045; - ждёт когда АЦП даст сигнал на переключение режима опреденное кол-во раз подряд

0000003E 00046 COUNT_PI; - счётчик кол-ва пропиканных сигналов (при смене режима)

0000003F 00047 TEMP; - временная переменная

00000040 00048 fCOUNTER; - счётчик для маленьких задержек

00000041 00049 BIT_H; - регистры для программы преобразования BC > BCD

00000042 00050 BIT_L

С помощью программного обеспечения происходит управление работой микроконтроллера, а с ним и работой почти всех узлов схемы:

· начальная инициализация микроконтроллера, то есть установка счетчика команд, и всех регистров специальных функций в ноль, запрещение всех источников прерываний, работу таймеров/счетчиков и последовательного порта, подготавливаются порты для приема данных, устанавливаются фиксаторы - защелки портов в «1», настраивая порты на ввод информации, указатель стека принимает значение равное 07Н;

· управление параллельными портами, предназначенными для ввода и вывода байтовой информации и обеспечивают обмен с внешними устройствами: памятью программ и данных, периферийными устройствами;

· управление работой таймеров/счетчиков, арифметико-логического устройства, внутренней памяти данных, блока синхронизации, резидентной шины данных и других внутренних узлов микроконтроллера;

· вырабатывание управляющих сигналов, таких как INT0, INT1, ALE, PSEN, WR и других;

· преобразование информации от исполнительских устройств.

Для изготовления разрабатываемого устройства необходимо использование программатора. В данном случае применяется программатор универсального типа. Выбор его обусловлен тем, что он обладает подходящими техническими характеристиками для работы устройства сопряжения, надежностью и безотказностью.

Согласно постановке задачи было приведено описание программного продукта, написанное для микроконтроллера PIC16F870, используемого в разрабатываемом «Устройстве для тестирования аккумуляторов».

3.7 Построение и описание временных характеристик

Согласно заданию дипломного проекта, на основании схемы электрической принципиальной, представленной в приложении Б ДП. 2201. (230101). 021 08 Э3 и характеристики элементной базы [подраздел 3], построены временные характеристики «Устройства для тестирования аккумуляторов», которые представлены на рисунке 3.24 и в виде графического листа 3 ДП. 2201. (230101). 021 08.

После подачи напряжения питания происходит инициализация микроконтроллера DD1. Частота тактовой генерации микроконтроллера DD1 равна 4 МГЦ. При нажатии на кнопку SB2 «Пуск», измеряется напряжение на аккумуляторе, после чего начинается первичная зарядка аккумулятора стабильным током 0,3 А.

Когда в процессе зарядки напряжение на аккумуляторе достигнет значения 4, 29 В, устройство переключится в режим разрядки током 0,3 А



Рисунок 3.24 - Временные диаграммы

Как только напряжение на аккумуляторе снизится до 2,7 В, начнётся окончательная зарядка аккумулятора. Режим зарядки и разрядки аккумулятора соответствует включению реле К1 и К2. После окончательной зарядки аккумулятора, на индикаторе HG1 произойдёт индикация значение емкости аккумулятора, полученной при разрядке аккумулятора.

На рисунке 3.24 представлены временные диаграммы «Устройства для тестирования аккумуляторов», которые показывают работу схемы электрической принципиальной ДП. 2201. (230101). 021 08 Э3 и устройства в контрольных точках.

4 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Разработка и технология изготовления платы печатной

Согласно заданию дипломного проекта разработана печатная плата «Устройства для тестирования аккумуляторов», которая представлена в приложении В, ДП. 2201. (230101). 021 08-01.

Печатная плата предназначена для электрического соединения элементов схемы. Она выполнена на основании схемы электрической принципиальной, ДП. 2201. (230101). 021 08 Э3 и характеристики элементной базы.

Печатная плата представляет собой изоляционное покрытие, на котором имеется совокупность печатных проводников, контактных площадок, монтажных отверстий.

При проектировании и разработке данного устройства используется специальная система проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD. На сегодняшний день эта программа является одной из самых мощных, полных и последних систем автоматизированного проектирования для персонального компьютера.

Разрабатываемая в дипломном проекте плата является односторонней и выполнена из стеклотекстолита фольгированного СФ2-35-1,5 ГОСТ 10316-92. Размеры платы - 116Ч66Ч1,5 ммЧммЧмм,

Количество сторон с печатными проводниками определяется сложностью элементной базы, т.к. используются большие интегральные схемы (БИС) - микроконтроллер, средние интегральные схемы - операционный усилитель, стабилизатор напряжения, следовательно, класс точности данных плат 3.

Толщина платы выбирается из массы самого тяжелого элемента, который будет установлен на плату, и составляет 1,5мм.

Шаг координатной сетки определяется типом корпуса интегральных микросхем и составляет 1,25 мм. В зависимости от диаметров отверстий под ножки элементов выбираются диаметры монтажных отверстий, которые условно представлены на чертеже платы и в таблице 4.1 [12, с. 112]. Контактные площадки, их размеры и расстояние между ними зависят от класса точности платы, т.к. плата третьего класса точности, то диаметр контактных площадок равен 1,6 мм для отверстия 0,8 мм. Исходя из класса точности, ширина проводников определяется плотностью тока проходящей по проводнику в 1 см2, максимально допустимое значение плотности тока для меди, при превышении которого происходит перегрев и термическое разрушение проводников Imax=1,1Ч10-7А/см2. Для этого делается расчет тока, потребляемого нагрузкой, результаты которого представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Потребляемые токи интегральных микросхем

Позиционное обозначение	Тип ИМС	Количество элементов	Потребляемый ток, мА
DD1	PIC16F870	1	25
DD2	КР531КП11	1	99
DА1-DА3	КР142ЕН5А	3	0,1
DА4	КР142ЕН15	1	0,5
DА5- DА6	КР142ЕН19	3	0,005
DA7	К561ЛА7	1	0,005
HG1	BA56-12GWA	1	20
Всего	144,61

Рассчитывается площадь поперечного сечения печатных проводников по формуле 4.1:

S = h • L, ммІ (4.1)

где h - минимальная ширина печатных проводников;

L - толщина печатных проводников.

Так как класс точности платы - 3, то в узких местах ширина проводников не менее 0,25, а толщина медного покрытия печатных проводников L = 0,035 мм.

Следовательно:

S = 0,25мм • 0,035мм = 0,00875 мм2.

Определяется плотность тока в печатных проводниках по формуле 4.2:

I = Iобщ /S, А/ммІ (4.2)

где Iобщ - общий ток, потребляемый микросхемами;

S - площадь поперечного сечения печатных проводников.

I = 0,14461/0,00875 ? 16,527 А/мм2

Полученные данные оказываются меньше допустимого максимального значения плотности тока для медных проводников, следовательно, размеры печатных проводников выбраны правильно, а именно в узких местах - ширина проводников 0,25 мм, а в широких местах 1 - 1,5 мм. Ширина печатных проводников по питанию составляет 2 - 3 мм. Поэтому невозможен выход из строя печатных проводников из-за перегрева.

Печатная плата «Устройства для тестирования аккумуляторов» изготавливается позитивным комбинированным способом, согласно ОСТ 5.9707-91. Алгоритм изготовления платы представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Алгоритм изготовления печатной платы

Рассчитывается вес печатной платы без элементов по формуле 4.3:

Рпп = p • Vкг, (4.3)

где, р - удельная плотность фольгированного стеклотекстолита,

p = 2,471 • 10-3 кг/см3;

V - объём платы, см3

V = S • h = 10,6 см • 6,6 см • 0,15см = 10,494 см3

Рпп = 2,471 • 10-3 кг/см3 • 10,494 см3 = 0,026 кг

Так как печатные проводники и контактные площадки покрываются припоем ПОС-61 ГОСТ…, то вес увеличивается на 15%, поэтому общий вес печатной платы:

Рпп = 0,026 кг • 0,15 + 0,026 кг = 0,03 кг

Печатная плата после разработки маркируется белой краской со стороны установки элементов, покрывается защитным лаком. Указываются позиции элементов, ключи и необходимые выводы согласно схеме электрической принципиальной. Разработанная печатная плата «Устройства для тестирования аккумуляторов» готова для выполнения сборки.

4.2 Разработка и изготовление платы в сборе

Согласно заданию дипломного проекта на основании разработанной печатной платы, ДП. 2201. (230101). 021 08-01 и характеристики элементной базы, разработан сборочный чертеж печатной платы «Устройства для тестирования аккумуляторов», ДП. 2201. (230101). 021 08. СБ.

Толщина, площадь и вес печатной платы определяются из веса отдельных компонентов, представленных в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Вес элементов

Позиционное обозначение	Вес одного элемента, *10-3, кг	Количество элементов, шт	Общий вес, *10-3, кг
C1-C10	1,5	10	15
C11, C12	1	2	2
DD1	4	1	4
DD2	3	1	3
DA1-DA3	2,5	3	9
Позиционное обозначение	Вес одного элемента, *10-3, кг	Количество элементов, шт	Общий вес, *10-3, кг
DA4	2,5	1	2
DA5-DA6	0,3	2	0,6
DA7	2	1	2
HA1	7	1	7
HG1	25	1	25
L1	6	2	12
K1-K2	8	2	16
R1-R3, R5-R6, R21	1	6	6
R4, R15, R23	1	3	3
R19-R22, R24	1	3	3
R16	1	1	1
R20	1	1	1
R17	1	1	1
R18	1	1	1
R2	1	1	1
R7-R14	1	8	8
SA1	7	1	7
SB1, SB2, SB3	8	3	24
TV1	45	1	45
VD1	3	1	3
VD2-VD4	0,15	3	0,45
VT7	3	1	3
VT4-VT6, VT8	3	4	12
VT1-VT3	3	3	9
ZQ1	5	1	5
Всего	231,05

Сборочный чертеж состоит из спецификации и чертежа. На печатную плату устройства в монтажные отверстия устанавливаются элементы согласно ОСТ 4.010.030-92. Перед установкой выводы элементов формируются и обслуживаются для лучшей пайки. Пайка элементов осуществляется припоем ПОС-61 и канифолью. При подготовке микросхем DD1, DA1-DA6 к монтажу на печатную плату, их выводы подвергаются растяжению. Механические воздействия прикладываются к микросхемам на операциях комплектации, формовке и обрезке выводов, установки и приклеивании их к плате; температурные воздействия связаны с операциями лужения, пайки и демонтажа; электрические воздействия связаны с настройкой и испытанием, а также появлением зарядов статистического электричества, тогда необходимо принимать специальные меры по уменьшению и отводу статистических зарядов. Для получения качественно паяных соединений производят лужение проводов корпуса микросхем припоями и флюсами тех же марок, что и при пайке. При замене микросхем в процессе настройки и эксплуатации производится пайкой различными паяльниками с предельной температурой припоя 250єС, предельным временем пайки не более 2 с и минимальным расстоянием от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1,3 мм. При лужении нельзя касаться корпуса припоем. Жало паяльника должно быть заземлено (переходное сопротивление заземления не более 50 Ом). Минимальное время между пайками соседних выводов составляет 3 с. Минимальное расстояние от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1мм.

Минимальное время между пайками одних и тех же выводов 5 мин. Жало паяльника не должно касаться микросхем. Допускается одноразовое исправление дефектных соединений со стороны установки корпуса на плату. После пайки места паяных соединений необходимо очистить от остатков флюса жидкостью, рекомендованной в ТУ, на конкретные типы микросхем.

Все отклонения от рекомендованных режимов лужения и пайки указываются в ТУ на конкретные типы микросхем: из-за малых размеров элементов микросхем и высокой плотности упаковки элементов на поверхности кристалла, они чувствительны к разрядам статистического электричества. Одной из причин их отказа является воздействие разрядов статистического электричества; оно вызывает электрические, тепловые и механические воздействия, приводящие к появлению дефектов в микросхемах и ухудшению их параметров.

Таблица 4.3 - Типы корпусов микросхем

Позиционное обозначение	Тип микросхем	Тип корпуса
DD1	PIC16F870	28SP, 28SO, 28SS
DD2	КР531КП11	DIP16
DA1-DA3	КР142Е5А	DIP8
DA4	КР142ЕН12	DIP8
DA5-DA6	КР142ЕН19	DIP8
DA7	К561ЛА7	DIP14

Предельное время пайки ножки не более 2 секунд. Время между пайками соседних выводов 3 секунды. Допускается одноразовое исправление дефектов пайки.

Микросхемы устанавливаются на многослойной печатной плате с учетом ряда требований, основными из которых являются:

· получение необходимой плотности компоновки;

· надежное механическое крепление микросхемы и электрическое соединение ее выводов с проводниками платы;

· возможность замены микросхемы при изготовлении и настройке узла;

· эффективный отвод тепла за счет конвекции воздуха или с помощью теплоотводящих шин;

· исключение деформации корпусов микросхем, т.к. прогиб платы в несколько десятых миллиметра может привести к растрескиванию герметизирующих слоев корпуса, либо к деформации дна и отрыву от него подложки или кристалла.

Для ориентации микросхем на плате должны быть предусмотрены «ключи», определяющие положение первого вывода микросхемы.

При установке микросхем на плату необходимо избегать усилий, приводящих к деформации корпуса, отклеиванию подложки или кристалла от посадочного места в корпусе, обрыву внутренних соединений микросхем, а также обеспечить защиту микросхем от электрических воздействий.

Сборка печатной платы осуществляется согласно спецификации.

Общий вес печатной платы с элементами будет равен:

Робщ = Рпп + Рэл (4.4)

Робщ = 0,03 кг + 0,23105 кг ? 0,23135 кг

Так как при сборке печатной платы используется припой, то вес платы увеличивается на 15%:

Робщ = 0,23135 кг • 0,15 + 0,23135 кг = 0,266 кг

Плата покрывается защитным лаком.

После сборки печатной платы «Устройства для тестирования аккумуляторов» плата настраивается, для этого используется сервисная аппаратура.

В данном разделе была описана разработка, изготовление платы в сборе и особенности установки на плату отдельных элементов.

5 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Оценка надёжности устройства

Согласно постановке задачи выполнен расчет на надёжность «Устройства для тестирования аккумуляторов». Расчет ведётся по формулам и графикам [13, с.118].

Любое устройство создается для надежной и безотказной работы. Свойство устройства сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, которые характеризуют его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки называется надежностью работы устройства. Устройство может быть исправным или неисправным. Если все параметры соответствуют технической документации, такое состояние называется работоспособным. Если хотя бы один параметр не соответствует - устройство неисправно. Событие, которое состоит в частичной или полной утрате работоспособности устройства и приводит к невыполнению или неправильному выполнению задачи называется отказом. Отказы бывают внезапными и постепенными. С точки зрения надёжности устройство обладает следующими признаками: безотказность; долговечность; ремонтопригодность.

Безотказность - это свойство устройства непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени.

Долговечность - свойство устройства сохранять при выполнении технического обслуживания работоспособности до наступления предельного состояния.

Ремонтопригодность - приспосабливаемость устройства к предупреждению причин возникновения отказов и их устранению путём проведения технического обслуживания и ремонта.

Количественная оценка надежности рассчитывается по определению вероятности безотказной работы, среднему времени наработки на отказ и интенсивности отказов элементов.

Исходными данными для расчета оценки надёжности устройства являются:

· перечень элементов схемы электрической принципиальной ДП. 2201. (230101). 021 08 ПЭЗ;

· характеристика элементной базы (пункт 3.3);

· плата печатная, ДП. 2201. (230101). 021 08 (Приложение В);

· сборочный чертеж платы, ДП. 2201. (230101). 021 08 СБ . На основание этих данных составляется таблица перечня элементов, в которой отображается общее количество ножек всех элементов и по отдельности;

· время наработки на отказ - ТЗАД =15000ч;

В данном расчёте принимаются следующие допущения:

· все элементы с точки зрения надежности принимаются соединенными последовательно, т.е. отказ одного элемента ведёт к отказу всего устройства;

· старение и износ элементов, т.е. интенсивность отказов элементов во времени не допускается;

· во время ремонта изделие отключается от сети, и поэтому элементы не могут вызвать отказ.

Для расчёта оценки надёжности «Устройства для тестирования аккумуляторов» составляется таблица 5.1, в которой отражается общее количество выводов элементов, установленных на печатной плате, согласно сборочному чертежу Приложение Г.

Таблица 5.1 - Количество выводов элементов

Название элементов	Количество выводов одного элемента, шт.	Количество элементов, шт.	Общее количество выводов, шт.
Резисторы	2	24	48
Конденсаторы	2	12	24
Микросхемы:
PIC16F870	28	1	28
КР531КП11	16	1	16
КР142ЕН5А	3	3	9
КР142ЕН12	3	1	3
КР142ЕН19	3	2	6
К155ЛА2	14	1	14
Индикатор	12	1	12
Транзисторы	8	3	24
Резонатор	2	1	2
Пьезоизлучатель	2	1	2
Реле	8	1	8
Индуктивность	2	1	2
Диоды	2	4	8
Кнопки	2	3	6
Разъём COM-порта RS232-C	9	1	9
Итого:	221

Показатели надёжности устройства: интенсивность отказов; средняя наработка до первого отказа и вероятность безотказной работы.

Чтобы рассчитать показатели надёжности «Устройства для тестирования аккумуляторов», необходимо найти и рассчитать коэффициент нагрузки. Коэффициент нагрузки равен отношению нагрузки элемента в рабочем режиме к нагрузке в номинальном режиме, согласно характеристике элементной базы по формуле 5.1.

; (5.1)

где: Hраб - рабочий режим элемента;

Hном - номинальный режим элемента;

Расчёт коэффициента нагрузки для каждого типа элементов:

Для резисторов:



Для конденсаторов:

Для интегральных микросхем коэффициент нагрузки принимается равным 1:

Для пьезоизлучателя:

Для резонатора:

Для индикатора:

Для транзисторов:



Интенсивность отказов - (t) - это условная плотность вероятности возникновения отказов к моменту времени (t) при условии, что он ранее не возникал (ч-1).

Рассчитав коэффициент нагрузки, Кн для разных типов элементов и зная эксплуатационный температурный режим работы устройства, плюс 400С, по графикам для каждого типа элементов находится относительная интенсивность отказа. Полученные данные заносятся в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Интенсивность отказов элементов

Название элемента	Относитель-ная интенсив-ность отказов при t 400С, отн	Интенсив-ность отказов элементов при н.у., н. у., ч-1	Число элементов, Ni шт.	Произве-дение отн*н. у* Ni, ч-1
Интегральные схемы	1,5	1*10-7	6	9*10-7
Конденсаторы	0,3	0,3*10-7	12	1,8*10-7
Резисторы	0,5	0,1*10-7	24	1,2*10-7
Паяные соединения ножек
ИМС	-	0,5*10-9	76	0,38*10-7
Конденсаторов	-	0,5*10-9	24	0,12*10-7
Резисторов	-	0,5*10-9	48	0,24*10-7
Резонатора	-	0,5*10-9	2	0,01*10-7
Индикатора	-	0,5*10-9	12	0,06*10-7
Транзистора	-	0,5*10-9	24	0,12*10-7
Диодов	-	0,5*10-9	8	0,04*10-7
Пьезоизлучателя	-	0,5*10-9	2	0,01*10-7
Индуктивности	-	0,5*10-9	8	0,04*10-7
Выводы для подключения источника питания	-	0,5*10-9	2	0,01*10-7
Плата односторонняя	-	10-7	1	1*10-7
Итого, общ:	14,03*10-7

Определяется время средней наработки на отказ, которое зависит от общей интенсивности отказа по формуле 5.2.

; (5.2)

Согласно данным, наработка на отказ составила ТЗАД =15000ч.

Рассчитывается вероятность безотказной работы, т.е. вероятность того, что не будет отказа в пределах заданной наработки по формуле 5.3.

(5.3)

В результате расчёта оценки надёжности «Устройства для тестирования аккумуляторов» вероятность безотказной работы устройства составила 0,979 или 97,9%, что говорит о высокой надёжности разрабатываемого устройства, так как при разработке использовались интегральные микросхемы.

6 ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВА

Согласно заданию дипломного проекта, в данном пункте приводятся правила эксплуатации «Устройства для тестирования аккумуляторов».

Для правильного использования устройства необходимо ознакомиться с его общим видом, изучить назначение кнопок и индикаторов. Так как устройство питается от сети через стабилизирующий источник питания, необходимо соблюдать правила электробезопасности при работе с данным устройством.

Устройство питается напряжением плюс 12В от стабилизированного источника питания, который включается в сеть ~220В, поэтому при эксплуатации необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с электроприборами.

Устройство управляется при помощи кнопок управления, либо при помощи ПЭВМ, где соединение идёт через COM-port.

На передней панели прибора располагается индикатор, отображающий величину измеряемого параметра, гнездо для подключения аккумулятора и кнопки управления. На боковой панели устройства находится COM-port.

SB1- кнопка «Пуск», предназначена для начала работы устройства, а так же сброса параметров индикатора.

SB2 - кнопка «Qзар», предназначена для показа значения ёмкости, полученной при зарядке аккумулятора.

SB3 - кнопка, предназначенная для начала работы устройства при помощи ПЭВМ через COM-port.

COM-port - предназначен для управления устройства с компьютера.

НА1 - пьезоизлучатель, предназначенный для подачи акустического сигнала.

HG1 - индикатор, предназначенный для вывода ёмкости аккумулятора.

Назначение кнопок.

Кнопки SB1, SB2 и SB3 предназначены для управления режимом работы устройства. Подключив аккумулятор к устройству, следует нажать и отпустить кнопку SB1 «Пуск», после чего произойдёт переход в режим измерения параметров аккумулятора. При нажатии на кнопку SB2 «Qзар» будет индицироваться значение ёмкости, которую аккумулятор получил при зарядке. Для перехода в режим инициализации, нажимают и отпускают кнопку SB1 «Пуск», показания индикатора обнуляются. В любом режиме нажатием на кнопку SB1 «Пуск» длительностью не более 2 секунд можно перевести устройство в режим инициализации, а повторным нажатием запустить новый рабочий цикл.