Диплом-Нейросетевая система для управления и диагностики штанговой глубинонасосной установкой (стр. 9 из 18)

Время безотказной работы с заданной вероятностью (Р=0.99):

= 47710*(1-0.99)= 1694.91 ч

Вероятность отказов за заданное время функционирования изделия

(t=10000 ч):

0.8725

Расчет надежности приемопередатчика

Укажем в таблице 9 исходные данные для расчета параметров надежности.

Интенсивность потока отказов всех элементов:

(0.28+0.1+0.02+0.45+0.036+0.020*1+0.57+0.3)*

=2.096*

1/ч

Среднее время работы устройства обратно пропорцианально интенсивности отказов:

477101 ч

Время безотказной работы с заданной вероятностью (Р=0.99):

= 47710*(1-0.99)=4771.01 ч

Вероятность отказов за заданное время функционирования изделия

(t=10000 ч):

0.8102

3.11 Расчет потребляемой мощности

Рпот = Uпот * Iпот

Мощность потребления ГТИ:

Рпот =(5В*22мА)*3+5В*31мА =265 мВт

Мощность потребления ЦАП:

Рпот=5В*125 мА =625 мВт

Мощность потребления усилителя напряжений:

Рпот=15В*4.7 мА =70.5 мВт

Мощность потребления фильтра нижних частот:

Рпот=15В*4.7 мА =70.5 мВт

Мощность потребления нейрочипа:

Рпот=3В*300 мА =900 мВт

Мощность потребления оперативного запоминающего устройства:

Рпот=5В*15 мА =75 мВт

Мощность потребления постоянного запоминающего устройства:

Рпот=3В*10 мА =30 мВт

Мощность потребления USB:

Рпот=5В*100 мА =500 мВт

Мощность потребления приемопередатчика:

Рпот=5В*40 мА =200 мВт

Мощность потребления коммутатора:

Рпот=5В*10 мА =50 мВт

Суммарная мощность потребления устройства:

Рпот=265 мВт+625 мВт +70.5 мВт+70.5 мВт +900 мВт+75 мВт+30 мВт+500 мВт+200 мВт+50 мВт=2786 мВт=2.79 Bт

4.Метрологическая часть

Погрешность проектируемой системы будет состоять из погрешностей цифро-аналогового преобразователя, усилителя напряжений, фильтра нижних частот и погрешности приемопередатчика.

Расчитаем эти погрешности.

Погрешность усилителя напряжений:

1. Погрешность, вызванная напряжением смещения:

2. Погрешность, вызванная разностью входных токов:

3. Погрешность, обусловленная нестабильностью входных сопротивлений:

или 0.00156%

4.Погрешность непостоянства сопротивлений резисторов:

или 0.1%

Общая погрешность усилителя:

Погрешность цифро-аналогового преобразователя.

Погрешность ЦАП определяется погрешностью квантования и погрешностью нелинейности, которые являются аддитивными погрешностями ЦАП.

Погрешность квантования :

hкв = 5В/1024=4.88 мВ, значит

δкв = 4.88 мВ/5В*100%=0.0976%

Погрешность нелинейности :

погрешность нелинейности выбранного ЦАП можно оценить по справочным значениям нелинейности :

δнл =δкв /2=0.0976/2=0.0488%

Общая погрешность ЦАП:

Погрешность фильтра нижних частот:

ФНЧ 2-го порядка построен на основе инвертирующего усилителя.

Погрешность, вызванная разностью входных токов:

Погрешность, вызванная напряжением смещения:

Погрешность коэффициента усиления:

ΔК = 1-0,9999=0,000001

Общая погрешность ФНЧ:

Погрешность приемопередатчика:

Расчетные значения индуктивностей получились

L2р = 27 нГн, L3р =12 нГн.

Номинальные значения индуктивностей получились:

L2н = 27.1 нГн, L3н =12.1 нГн.

Тогда абсолютные величины относительной погрешности, возникающей в результате несовпадения расчетного и номинального значений индуктивностей соответственно равны:

Расчетные значения конденсаторов получились:

С7р = 1.12 пФ, С8р =3.03 пФ .

Номинальные значения конденсаторов получились:

С7н = 1.2 пФ, С8н =3.05 пФ .

Тогда абсолютные величины относительной погрешности, возникающей в результате несовпадения расчетного и номинального значений конденсаторов соответственно равны:

Общая погрешность:

Cуммарная погрешность системы:

Технологическая часть

Основные определения и технические требования, предъявляемые к печатным платам

Печатные платы (ПП) – это элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элементов электрической цепи. Они получили широкое распространение в производстве модулей, ячеек и блоков РЭА благодаря следующим преимуществам по сравнению с традиционным монтажом проводниками и кабелями:

- увеличение плотности монтажных соединений и возможность микроминиатюризации изделий;

- получение печатных проводников, экранирующих поверхностей и электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в одном технологическом цикле;

- гарантированная стабильность и повторяемость диэлектрических характеристик (проводимости, паразитных емкости и индуктивности);

- повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям;

- унификация и стандартизация конструктивных и технологических решений;

- увеличение надежности;

- возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных и контрольно-регулировочных работ;

- снижение трудоемкости, материалоемкости и себестоимости.

К недостаткам следует отнести сложность внесения изменений в конструкцию и ограниченную ремонтопригодность.

Элементами ПП являются диэлектрическое основание, металлическое покрытие в виде рисунка печатных проводников и контактных площадок, монтажные и фиксирующие отверстия. Они должны соответствовать требованиям ГОСТ 2352-86 и отраслевых стандартов.

Диэлектрическое основание ПП должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре и не иметь внутренних пузырей и раковин, посторонних включений, сколов, трещин и расслоений. Допускаются одиночные вкрапления металла, царапины, следы от удаления одиночных невытравленных участков, точечное и контурное посветление, проявление структуры материала, которые не ухудшают электрических параметров ПП и на уменьшают минимально допустимых расстояний между элементами проводящего рисунка.

Проводящий рисунок – рисунок печатной платы, образованный проводниковым материалом.

Проводящий рисунок ПП должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, отслоений, подтравливания, разрывов, темных пятен, следов инструмента и остатков технологических материалов. Допускаются: 1) отдельные местные протравы не более 5 точек на 1дм² ПП при условии, что оставшаяся ширина проводника соответствует минимально допустимой по чертежу; 2) риски глубиной не более 25 мкм и длиной до 6 мм; 3) отслоения проводника в одном месте на длине не более 4 мм; 4) остатки металлизации на пробельных участках ПП, не уменьшающие допустимых расстояний между элементами.

Для повышения коррозионной стойкости и улучшения паяемости на поверхность проводящего рисунка наносят электролитическое покрытие, которое должно быть сплошным, без разрывов, отслоений и подгаров. В отдельных случаях допускаются: 1)участки без покрытия площадью не более 2 мм² на 1 проводник, но не более 5 на плате; 2) местные наросты высотой не более 0,2 мм; 3) потемнение и неоднородность цвета покрытия, не ухудшающие паяемость; 4) отсутствие покрытия на торцах проводников.

Непроводящий рисунок – рисунок печатной платы, образованный диэлектрическим материалом.

Монтажные и фиксирующие отверстия должны быть расположены в соответствии с требованиями чертежа и иметь допустимые отклонения, определяемые классом точности ПП. Для повышения надежности паяных соединений внутреннюю поверхность монтажных отверстий покрывают слоем меди толщиной не менее 25 мкм. Покрытие должно быть сплошным, без включений, пластичным, с мелкокристаллической структурой и прочно сцепленным с диэлектрическим основанием. Оно должно выдержать токовую нагрузку 250 А/мм^г в течение 3 с при нагрузке на контакты 1 ...1,5 Н и четыре перепайки выводов без изменения внешнего вида, подгаров и отслоений. После циклического воздействия изменения температур сопротивление перехода металлизированного отверстия не должно отличаться более чем на 20% от значения сопротивления в нормальных климатических условиях. Допускаются в отверстиях точечные неметаллизированные участки диаметром не более 0,2 мм. Число таких отверстий на плате не должно превышать 0,3% от общего числа. При недопустимом повреждении металлизированные отверстия восстанавливают с помощью пустотелых заклепок, и их число не должно превышать 2% от общего числа отверстий, но не более 10 шт. на ПП. Переходные несквозные металлизированные отверстия между наружными и внутренними слоями МПП должны быть заполнены смолой в процессе прессования, которая не должна иметь газовых включений и натекать на контактные площадки.