курсач. Половинко Курсовая. Разработка алгоритма диагностики генератора сигналов низкой частоты Г3118 с учетом интенсивности отказов электронных компонентов функциональных узлов уо, пд по специальности
 Скачать 0.52 Mb.
|
 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА» Институт сервисных технологий Отделение среднего профессионального образования  КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по МДК.03.01 Теоретические основы диагностики обнаружения отказов и дефектов различных видов радиоэлектронной техники на тему: Разработка алгоритма диагностики генератора сигналов низкой частоты Г3-118 с учетом интенсивности отказов электронных компонентов функциональных узлов УО, ПД. по специальности 11.02.02 Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям) Студент Андрей Сергеевич Половинко Руководитель Александр Сергеевич Голубцов 2022г. СодержаниеСтр. Введение 5 ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ 5 1.1Общие характеристики и описание радиоэлектронного устройства 6 На частоте режекции коэффициент передачи цепи, содержащий АРФ, стремится к нулю. В этом случае усилитель остается охваченным положительной и отрицательной частотно зависимыми обратными связями, коэффициенты передачи которых обеспечивают генерирование схемой синусоидального сигнала с частотой, равной частоте режекции АРФ. На частотах, отличных от частоты режекции глубина отрицательной обратной связи возрастает и тем самым обеспечивает подавление в выходном сигнале ЗГ высших гармонических составляющих. 9 Перестройка частоты осуществляется коммутацией элементов режекторного фильтра. 9 Переменное напряжение с выхода выходного усилителя (ВУ) одновременно с опорным напряжением от источника опорного напряжения (ИОН) поступает на усилитель ограничитель (УО). На выходе УО возникают импульсы из отсеченных вершин синусоиды, которые преобразуются пиковым детектором (ПД) в постоянное напряжение с уровнем, пропорциональным амплитуде импульсов. Полученное постоянное напряжение управляет сопротивлением канала полевого транзистора и, следовательно, глубиной положительной обратной связи ЗГ. 9 1.2 Анализ электрических принципиальных схем функциональных узлов 10 10 ГЛАВА 2 ПРАКТИЧЕСКАЯ 13 2.1 Подготовка исходных данных для построения алгоритма диагностики. Исходными данными для построения алгоритма диагностики служат интенсивности отказов электронных узлов устройства, таблица функциональных неисправностей, выполненная на основе функциональной диагностической модели. Расчёт интенсивности отказов электронных узлов устройства. Основными исходными данными для построения алгоритма диагностики являются значения интенсивности отказов отдельных блоков, блоков элементов и узлов радиоэлектронной техники. Для каждого типа радиоэлектронного элемента, ровно как и для типа монтажа элемента, предусмотрена отдельная интенсивность отказа, которая в общем определяет надёжность данного элемента и вероятность выхода его из строя. Для определения интенсивности отказа блока, необходимо сначала разбить все элементы по отдельным группам и подгруппам, пользуясь таблицей интенсивности отказов, найти значения для каждого элемента, а затем полученные значения сложить. Интенсивность отказов группы элементов определяется по формуле 1:λ гр. = λбаз.*n где: λгр. – интенсивность отказов группы элементов; λбаз. – интенсивность отказов элемента; n – количество элементов интенсивности отказов блока. Интенсивность отказов группы элементов определяем по формуле 2:λ бл. = λгр.1 + λгр.2 + λгр.3 +… λгр. где: λбл. – интенсивность отказов блока; λгр. – интенсивность отказов группы элементов. 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21 Производился подсчет интенсивности отказа каждого функционального узла входящего в состав цифрового комбинированного измерительного устройства, после чего данные вносились в программный продукт «DIAGNOST» . 21 В процессе работы была сформирована Функционально диагностическая модель ФДМ и на основании этого, заполнена таблица функциональных неисправностей ТФН. 21 При выполнении курсовой работы были решены следующие задачи: 21 1) Рассмотрены общие характеристики и описание РЭА. 21 2) Выполнен анализ принципиальных схем функционального узла. 21 3) Подготовлены исходные данные для построения алгоритма диагностики. 21 4) Разработан алгоритм диагностики прибора Г3-118. 21 5) Посчитана интенсивность отказов электронных компонентов функционального узлов. 21 Лист 1 Схема электрическая принципиальная функциональных узлов Лист 2 Схема электрическая структурная радиоэлектронного устройства Лист 3 Алгоритм диагностики радиоэлектронного устройства ВведениеТехническая диагностика – отрасль научно-технических знаний, сущность которой составляют теория, методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы. Под дефектом следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам. Обнаружение дефекта есть установление факта его наличия или отсутствия в объекте. Поиск дефекта заключается в указании с определенной точностью его местоположения в объекте. Цель данного курсового проекта заключается в следующем – изучить алгоритм диагностики у Генератор сигналов Г3-118 с учетом интенсивности отказов электронных компонентов функциональных узлов усилитель ограничитель и пиковый детектор. Основное назначение технической диагностики состоит в повышении надежности объектов на этапе их эксплуатации, а также в предотвращении производственного брака на этапе изготовления объектов и их частей. Задачи: Описать общие характеристики РЭА Выполнить анализ принципиальных схем функциональных узлов источника питания Определить интенсивность отказов электронных компонентов Разработать алгоритм диагностики ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ Общие характеристики и описание радиоэлектронного устройства Рисунок1 - генератор Г3-118 Генератор Г3-118 сигналов низкочастотный RC-типа с дискретной установкой частоты в пределах каждого из пяти поддиапазонов. Имеется возможность плавной настройки частоты в пределах дискретности младшего разряда. Структурная схема генератора обеспечивает сигнал прецизионной формы во всем диапазоне частот. В генераторе имеется эффективная система стабилизации уровня выходного напряжения, которое регулируется в широких пределах дискретно и плавно. Общие характеристики: Частотный диапазон генератора Г3-118 — от 10 Гц до 200 кГц. Высокая точность установки частоты (от 1%). Низкий коэффициент гармоник (от 0,0015%). Наличие режекторного фильтра (приставка, (по отдельному заказу). Два выхода (50 Ом/600 Ом). Интервал рабочих температур: +5…+40 °C. Питание от сети 50 Гц : 220 В ± 10% или 400 Гц 50 В. Потребляемая мощность — 35 Вт Габаритные размеры генератора — 312х133х322 мм. Масса прибора — 7,5 кг. Установка частоты осуществляется дискретно на пяти поддиапазонах: 10-100 Гц (через 0,1 Гц); 100-1000 Гц (через 1 Гц); 1000-10 000 Гц (через 10 Гц); 10 000-100 000 Гц (через 100 Гц); 100 000-200 000 Гц (через 100 Гц) Погрешность установки частоты, %: ±[1 +(50/f)] (10 Гц-20 кГц); ± 1,5 (20-200 кГц) Нестабильность частоты: 10·10 f (за 15 мин), 50·10-4 f (за 3 ч) Выходное напряжение: 10 В/600 Ом (вых. I), 5 B/600 Ом (вых. II) Погрешность аттенюатора (0-60 дБ) ± 0,5 дБ Погрешность выносного делителя (-40 дБ) ±0,5 дБ Нестабильность выходного напряжения за 3 ч 4% Коэффициент гармоник: 1) 0,05% (10-20 Гц и 100-200 кГц); 2) 0,01% (20-100 Гц); 3) 0,005% (100-200 Гц и 10-20 кГц); 4) 0,002% (200 Гц- 10 кГц); 5) 0,02% (20-100 кГц) Частоты режекцин: 0,02; 0,06; 0,12; 0,2; I; 2; 10; 20; 100, 200 кГц  Рисунок2 - Схема электрическая структурная генератора Г3-118 Генератор ГЗ-118 представляет собой RC-генератор с дискретной установкой частоты и системой стабилизации уровня выходного напряжения. В частотозадающей цепи генератора использован активный режекторный фильтр; стабилизация амплитуды осуществляется системой автоматического регулирования. Основой прибора является задающий генератор (ЗГ), представляющий собой усилитель, охваченный цепью регулируемой частотой независимой положительной обратной связи и двумя цепями отрицательной обратной связи. Одна из цепей отрицательной обратной связи частотно независимая другая, содержащая активный режекторный фильтр (АРФ), является частотозадающей RC-цепью. На частоте режекции коэффициент передачи цепи, содержащий АРФ, стремится к нулю. В этом случае усилитель остается охваченным положительной и отрицательной частотно зависимыми обратными связями, коэффициенты передачи которых обеспечивают генерирование схемой синусоидального сигнала с частотой, равной частоте режекции АРФ. На частотах, отличных от частоты режекции глубина отрицательной обратной связи возрастает и тем самым обеспечивает подавление в выходном сигнале ЗГ высших гармонических составляющих. Перестройка частоты осуществляется коммутацией элементов режекторного фильтра.Переменное напряжение с выхода выходного усилителя (ВУ) одновременно с опорным напряжением от источника опорного напряжения (ИОН) поступает на усилитель ограничитель (УО). На выходе УО возникают импульсы из отсеченных вершин синусоиды, которые преобразуются пиковым детектором (ПД) в постоянное напряжение с уровнем, пропорциональным амплитуде импульсов. Полученное постоянное напряжение управляет сопротивлением канала полевого транзистора и, следовательно, глубиной положительной обратной связи ЗГ.Плавная регулировка выходного напряження обеспечивается изменением уровня опорного напряжения, подаваемого на УО. Выходной сигнал ЗГ поступает на основной вход ВУ. На второй вход через инвертор подается напряжение высших гармоник, выделенное АРФ из выходного сигнала ЗГ. Таким образом, на входе ВУ происходит частичная компенсация спектральных составляющих, что приводит к снижению коэффициента гармоник на входе ВУ. С выхода усилителя напряжение подается на аттенюатор с общим ослаблением 60 дБ ступенями через 10 дБ и далее на гнездо «ВЫХОД II». Выходное сопротивление генератора на гнезде «ВЫХОДА П» 600 Ом при всех значениях ослабления; номинальное сопротивление нагрузки также 600 Ом. При нагрузке, отличающейся от номинальной, и в случае ненагруженного выхода ступенчатая регулировка сохраняется. На выходное гнездо «ВЫХОД I» сигнал подается непосредственно с ВУ. При этом обеспечивается низкоомный выход генератора (менее 5 Ом) и максимальное значение выходной мощности. Номинальное значение сопротивления нагрузки для этого выхода 600 Ом; при других значениях сопротивления величина тока в нагрузке не должна превышать 16 мА. Низкоомный выход на гнезде «ВЫХОД [» обеспечивается в положении переключателя «ОСЛАБЛЕНИЕ, dB» - Наибольшее значение уровня выходного напряжения при нагрузке 600 Ом - не менее 10 В на гнезде «ВЫХОД 1» и не менее 5 В на гнезде «ВЫХОД II». Плавная регулировка выходного напряжения обеспечивается для двух выводов генератора независимо от значения установленного ослабления. 1.2 Анализ электрических принципиальных схем функциональных узлов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Элемент | Тип | ИО λх10-6 1/ч | Колличество |
| R65 | постоянный металлопленочный лакированный | 0,044х10-6 | 1 |
| R67 | переменный, не проволочный | 0,179х10-6 | 1 |
| C42 | Керамический | 0,022х10-6 | 1 |
| C46 | Подстроечный металлизированный | 0,022х10-6 | 1 |
| Д12 | Кремниевый импульсный | 0.025х10-6 | 1 |
| У1 | Микросхема | 0.023х10-6 | 1 |
| Монтаж | Печатный монтаж | 0,000017х10-6 | 17 |
Рассчитаем интенсивности отказов λгр1 – группа постоянных металлопленочных резисторов:
Λгр1=0,044х10-6x1= 0,044x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр2 - группа переменных непроволочных резисторов:
Λгр2=0,179х10-6x1 = 0,179x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр3 - группа керамических конденсаторов:
Λгр3 = 0,022х10-6х1 = 0,022х10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр4 - группа подстроечных металлизированных конденсаторов:
Λгр4=0,022х10-6x1 = 0,022x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр5 – группа кремниевых импульсных диодов:
Λгр5=0.025х10-6x1 = 0,025x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр6 – группа микросхем:
Λгр6=0.023х10-6x1 = 0,023x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр7 – группа печатного монтажа:
Λгр7=0,000017х10-6x17 = 0,000289х10-61/ч
Интенсивность отказов группы элементов определяем по формуле 2:
λфу. = λгр.1 + λгр.2 + λгр.3 +… λгр. где: λфу. – интенсивность отказов функционального узла; λгр. – интенсивность отказов группы элементов.
λфу.= 0,044x10-6 + 0,179x10-6+ 0,022х10-6+ 0,022х10-6+ 0,025x10-6+ 0,023x10-6+ +0,000289x10-6=0,747289х10-61/ч
Таблица 2 - Интенсивность отказов функционального узла Пикового детектора
| Элемент | Тип | ИО λх10-6 1/ч | Колличество |
| R55, R49, R54 | постоянный металлопленочный лакированный | 0,044х10-6 | 3 |
| C32 | электролитический алюминиевый | 0,0173х10-6 | 1 |
| Д11 | Стабилитрон кремниевый | 0.0041 х10-6 | 1 |
| Т14-Т18 | Биполярный кремниевый | 0,044х10-6 | 4 |
| Монтаж | Печатный монтаж | 0,000017х10-6 | 22 |
Рассчитаем интенсивности отказов λгр1 – группа постоянных металлопленочных резисторов:
Λгр1=0,044х10-6x3= 0,132x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр2 - группа электролитических алюминиевых конденсаторов:
Λгр2 = 0,0173х10-6х1 = 0,0173х10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр3 – группа кремниевых стабилитронов:
Λгр3=0.0041х10-6x1 = 0,0041x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр7 – группа биполярных транзисторов:
Λгр7=0.044х10-6x4 = 0,176x10-61/ч
Рассчитаем интенсивности отказов λгр8 – группа печатного монтажа:
Λгр8=0,000017х10-6x22 = 0,000374х10-61/ч
Интенсивность отказов группы элементов определяем по формуле 2:
λфу. = λгр.1 + λгр.2 + λгр.3 +… λгр. где: λфу. – интенсивность отказов функционального узла; λгр. – интенсивность отказов группы элементов.
λфу. =0,132x10-6 + 0,0173x10-6 + 0,0041х10-6 + 0,176х10-6 + 0,000374x10-6= =0,329774х10-61/ч
Таблица3 – Интенсивность отказа функциональных узлов.
| Узел устройства | Интенсивность отказов узла устройства 1/ч |
| Усилитель-ограничитель | 0,747289 |
| Пиковый детектор | 0,329774 |
2.1.3. Разработка ФДМ (функциональная диагностическая модель) и заполнение ТФН (таблица функциональных неисправностей).
Разработка ФДМ реализуется на основе схемы электрической принципиальной и перечня функциональных узлов радиоэлектронных устройств.
Рисунок3 – Функционально диагностическая модель генератора Г3-118
Для формирования ТФН в программной среде необходимо структурировать данные о логических связях.
Таблица4 - Номера блоков и приходящих в них блоков.
| Наименование и № блока | № приходящих блоков | |
| АРФ — — активный режекторный фильтру № 1 | 8 | |
| БП -- блок питания № 2 | 0 (сеть 220в) | |
| ВУ выходной уснлитель № 3 | 4,2 | |
| ДУ — днфференциальный усилитель № 4 | 8 | |
| дБ - аттенюатор №5 | 3 | |
| ИОН - источиик опорного папряжения №6 | 2 | |
| ПД -.. никовый детскторь №7 | 9 | |
| ПТ полевой транзистор №8 | 7 | |
| УО — усилитель ограничитель: №9 | 6 | |
Используя данные из таблицы, необходимо создать в программе DIAGNOST структуру ТФН.
Рисунок 4 – ввод структуры ТФН
Далее, в программу необходимо ввести интенсивность отказов (ИО) функциональных узлов устройства.
Рисунок 5 – ввод интенсивности отказов
После внесения всех необходимых данных, по выбору пункта в программе DIAGNOST «дерево» необходимо заполнить ТФН, и мы получим дерево поиска неисправностей.
Рисунок 6 – «дерево» поиска неисправностей
2.2 Построение алгоритма диагностики
При создании алгоритма поиска неисправностей, была использована программа «DIAGNOST», в которой после заполнения всех необходимых пунктов, мы получим «дерево» поиска неисправностей. Важно понимать, что при заполнении ТФН следует знать, что мы изучаем, т.е. какой метод нам требуется. В программе, есть два метода: 1) метод «использовать интенсивность отказов»; 2) метод «использовать стоимость проверок». В нашем случае, мы использовали метод 1): метод «использовать интенсивность отказов».
При успешном заполнении ТФН, следующим шагом необходимо перейти в окно и выбрать интенсивность отказов, заполнить данную таблицу, как показано на рис. 4, 5. После этого, мы нажимаем на пункт «дерево» и видим на экране «дерево поиска неисправностей», как показано на рис. 6. «Дерево» выстраивается по данным ИО (интенсивности отказов) функциональных узлов, и редактор ТФН показывает нам таблицу (рис. 4, где S1-S9 это случаи неисправности блоков, а Z1-Z9 это функциональные блоки). Единицей и нулём обозначается наличие или отсутствие сигнала на выходе блока. Номера ячеек соответствуют номерам блоков.
Следует отметить, что наличие сигнала на выходе блока, напрямую зависит от исправности самого блока. На ИО (интенсивности отказов) строится алгоритм поиска неисправностей.
Таблица5 - Таблица функциональных неисправностей прибора.
| | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 | S9 | № блока. | ИО. | ПБ. |
| Z1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | АРФ №1 | 2,7837е-6 | 8 |
| Z2 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | БП №2 | 1,276624е-6 | 0 |
| Z3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ВУ №3 | 1,05742е-6 | 4,2 |
| Z4 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ДУ №4 | 2,50134е-6 | 8 |
| Z5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | дБ №5 | 0,664е-6 | 3 |
| Z6 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | ИОН №6 | 0,051034е-6 | 2 |
| Z7 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | ПД №7 | 0,329774е-6 | 9 |
| Z8 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ПТ №8 | 0,089е-6 | 7 |
| Z9 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | УО №9 | 0,747289е-6 | 6 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Группе студентам был достигнут результат поиска неисправности прибора «Г3-118».
В ходе выполнения курсового проекта на тему: «Разработка алгоритма диагностики генератора сигналов низкой частоты Г3-118 с учетом интенсивности отказов электронных компонентов функциональных узлов УО, ПД» был выполнен анализ усилителя-ограничителя и Пикового детектора устройства Г3-118 и всего устройства в целом, изучен принцип работы схем функциональных узлов устройства.
Производился подсчет интенсивности отказа каждого функционального узла входящего в состав цифрового комбинированного измерительного устройства, после чего данные вносились в программный продукт «DIAGNOST» .
В процессе работы была сформирована Функционально диагностическая модель ФДМ и на основании этого, заполнена таблица функциональных неисправностей ТФН.
При выполнении курсовой работы были решены следующие задачи:
1) Рассмотрены общие характеристики и описание РЭА.
2) Выполнен анализ принципиальных схем функционального узла.
3) Подготовлены исходные данные для построения алгоритма диагностики.
4) Разработан алгоритм диагностики прибора Г3-118.
5) Посчитана интенсивность отказов электронных компонентов функционального узлов.
Список использованных источников
Книги:
Генератор сигналов низкочастотны й Г3-118 Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1986;
Боровиков С.М., Цырельчук, Троян Ф.Д. – Расчет показателей
надежности радиоэлектронных средств;
Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования , технологии и надежности :Учебное пособие / Боровиков С.М. Дизайн-про, 2012 г.;
Войнаровский П. Д., Электрические измерительные аппараты;
Половко А. М. Основы теории надежности - М.: Наука, 1964;
ГОСТ 3.1118-82 Единая система технологической документации (ЕСТД) Формы и правила оформления схем;
Интернет-ресурсы:
chipdip.ru
https://www.astena.ru/g3-118.html