Рис. 3.4. Принципова схема автомобільного охоронного сигналізатора

Після подачі напруги живлення включається тактовий генератор мікроконтролера з кварцовим резонатором ZQ1, після чого мікроконтролер починає виконувати програму, записану в його запам'ятовуючому пристрої. Всі часові затримки реалізуються програмно і є циклом з відніманням одиниці з константи, що знаходиться в пам'яті контролера.

Після закінчення 15 секунд програма дозволяє виконання переривань від зміни напруги на виходах 10, 11 і 12 - сигналізатор входить в режим охорони. Для візуального контролю входження в цей режим передбачений світлодіод HL1. Він включається у момент закінчення п'ятнадцяти секундної затримки.

У охоронному режимі енергоспоживання мікроконтролера знижується, але зміна напруги на будь-якому з входів RB4-RB6 негайно його активізує. Коли кришка багажника і капот закриті, контакти датчиків-виключателелів SF1 і SF2 розімкнені, на вході RB4 діє високий рівень.

Як тільки відбудеться замикання хоч би однієї з пар контактів SF1 і SF2, високий рівень на вході RB4 зміниться низьким, мікроконтролер відповідно до програми встановить високий рівень на виходах RA0 та RA1, відкриються транзистори VT3 та VT4. В результаті контактами К1.1 реле К1 включається тривожна сирена і контактами К2.1 реле К2 блокується система запалення автомобіля.

Через одну хвилину всі реле повертаються в початковий стан і контролер перевіряє стан сторожових датчиків. Якщо причина виникнення тривоги усунена, сигналізатор переходить в охоронний режим, а якщо ні, то через 30 секунд знову включається сирена і блокується система запалення - цикл повторюється.

Контакти SF1 і SF2 - це мікровимикачі, змонтовані на кришці багажника і капоті. Контакти повинні замикатися при відкритті. Так само працює і пара контактів SF3 - це контакти які вмонтовані у дверці автомобіля (на схемі зображений тільки один з них).

Базовий ланцюг транзистора VT1 підключають до того контакту замку запалення, на якому при повороті ключа в положення «Увімкнено» з'являється напруга бортової мережі.

3.4 Електричні розрахунки

Проведемо наближений розрахунок споживаної потужності пристрою. Оскільки основними споживачами електричного струму є мікросхеми, то наближено розрахувати споживану потужність можна за формулою:

, (3.1)

де - споживана потужність -ї мікросхеми.

(3.2)

де U - споживана напруга живлення.

де - споживаний струм -ї мікросхеми.

Оскільки потужність дискретних елементів не є високою, в даному випадку нею можна знехтувати. Проведемо розрахунки лише для інтегральних елементів. В даному пристрої таких елементів 3: інтегральний стабілізатор - DА1, світловий індикатор HL1 та мікроконтролер DD1.

Таким чином, повна формула потужності матиме вигляд:

(3.3)

Вибрані нами інтегральні елементи, за своєю технічною документацією мають потужність споживання : DА1 - 0,4Вт, HL1 - 0.15Вт та DD1 - 0,125Вт. Тому можемо записати, що загальна потужність споживання буде рівна:

Вт (3.4)

4. РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ

Надійність апаратури визначається надійністю та кількістю використаних в них елементів та умовами їх експлуатації. Так як надійність є одним з основних параметрів виробу, то, проектуючи апаратуру, надійність слід оцінювати поряд з іншими параметрами і на основі цих розрахунків робити висновки про правильність вибраної схеми та конструкції виробу.

На етапі проектування, коли ще точно не визначені режими роботи схеми, проводиться орієнтовний розрахунок, котрий задається орієнтовними даними, які визначають умови роботи. Такий розрахунок виконується в даному курсовому проекті. Орієнтовні значення коефіцієнтів навантаження приведені як довідникові дані в таблиці 4.4. (див. додаток 4) В таблиці 4.1. (див. додаток 5) приведені значення інтенсивності відмов елементів схеми при номінальному значенні впливу зовнішніх факторів. Вплив на надійність апаратури фактичного значення зовнішніх факторів враховують при розрахунках параметрів надійності, вводячи коефіцієнти впливу (див. таблиці 4.2., 4.3., 4.5. додаток 4).

Якщо отримані в результаті розрахунку параметри надійності не відповідають вимогам, то слід проаналізувати можливість підвищення надійності за рахунок полегшення режимів або використання більш надійних типів елементів. Зазвичай таким методом удається підвищити надійність виробу не більш, ніж у два - три рази. При проектуванні апаратури, яка містить значну кількість елементів, у ряді випадків розраховане значення надійності набагато відрізняється від того, котре задано. В таких випадках застосовують резервування. При резервуванні середнє напрацювання на відмову та ймовірність безвідмовної роботи буде більшою, ніж в аналогічного нерезервованого виробу, так як при виході з ладу основного пристрою продовжують функціонувати резервні. Надійність апаратури потрібно розраховувати на всіх етапах проектування: по мірі того, як уточнюються дані про кількість та типи використовуваних елементів, про конкретні умови, в котрих вони працюють, підвищується достовірність отриманих в результаті розрахунку даних.

Інтенсивність відмов і-го елементу в загальному випадку виражається формулою

, (4.1)

де - номінальна інтенсивність відмов, визначається по довідниковим даним;

К1 - коефіцієнт, залежний від тиску, (для наземної апаратури К1 = 1);

К2 - коефіцієнт, залежний від впливу вологості та температури;

К3 і К4 - коефіцієнти, залежні від механічних впливів.

- коефіцієнт, залежний від температури поверхні елемента Т та коефіцієнта навантаження Кн.

Таблиця 4.1 Значення інтенсивності відмов елементів

Згідно таблиці 4.1 знаходимо інтенсивність відмов виробу, що проектується:

1/год (4.2)

Середній термін часу до першої відмови

Тсер=1/?вир= =годин (4.3)

Таким чином, одержане значення безвідмовної роботи (у роках), враховуючи, що рік має 365 днів:

Тсер=років.

(4.4)

Для побудови графіка залежності експоненційного закону надійності на проміжку часу tр=0…80 тис. годин розбиваємо вісь часу на інтервали по 10 тис. годин. Підставивши числові значення часу в формулу (4.4), проводимо розрахунок ймовірності безвідмовної роботи. Результати розрахунків зведені в табл. 4.2.

Таблиця 4.2 Імовірності безвідмовної роботи пристрою

Рис. 4.1. Імовірність безвідмовної роботи пристрою.

По даним табл. 4.2 побудований графік ймовірності безвідмовної роботи, який приведений на рис.4.1.

Висновки

В результаті виконання курсового проекту були розроблені структурна, функціональна та принципова електричні схеми автомобільного охоронного сигналізатора на мікроконтролері PIC16F84A. Була наведена архітектура використаного мікроконтролера та опис основних можливостей. Також були описані аналоги пристрою, а саме автомобільний охоронний сигналізатор на транзисторах та електронний автосторож. На основі цих аналогів був створений автомобільний охоронний сигналізатор, на базі мікроконтролера, який сприяє збільшенню можливостей пристрою.

Спроектований пристрій має високі експлуатаційні технічні характеристики та показники надійності. Розрахунковий час безвідмовної роботи складає 6,4 років.

В зв`язку з високими показниками спроектованого пристрою порівняно з аналогами його можна рекомендувати для впровадження у виробництво.

ЛІТЕРАТУРА

Энергетическая электроника. Справочное пособие: Пер. с нем./под ред. В.А. Бобунцова.М: Энергоатомиздат, 1978

Яценков В.С. Микроконтролеры Microchip. Практическое руководство - М.: Горячая линия, 2002-296с.,ил.

Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги:Справочник.-М.: ИП Радиософт.-512с.,ил.

Хвощ С.Т. Микропроцесоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник.-Л.: Машин остроение,1987-640 с.ил.

Пацюра И.В., Корнейчук В.И,, Довбыш Л.В. Надёжность электронных систем.К.:Свит.1988-192с.

Гоис Д.П. Применение микропроцесоров в измерительной апаратуре. М.: "Радио и связь",1990-540с.

Магжаров Т.Б. Надёжность больших интегральных схем.М.:"Радио и связь", 1987.-243с.

www.prosignalki.ru/p145.html - Практические схемы автомобильных охранных устройств.

Мішустін В.О. Методічні вказівки до курсу "Електронні обчислювальні машини та мікропроцесорні системи" УжДІІЕП,1999,38с.

Справочник по среднему семейству микроконтроллеров PICmicroTM. M.: ООО «Микро-Чип», 2002, 601с.

www.microchip.ru - ООО «Микро-Чип».

http://kazus.ru/articles/294.html - Стабилизаторы напряжения серии КР1157 .

http://cxem.net/avto/alarm/alarm19.php

ДОДАТКИ

Додаток 1.

Рис. 1.1. Принципова схема охоронного пристрою на транзисторах.[8]

Додаток 2.

Рис. 2.1. Інтегральний стабілізатор на ІМС типу KP1157EH502A.[12]

Додаток 3.

Рис.3.1. Основна печатна плата та схема розміщення елементів [13].

Страницы: 1, 2, 3, 4