Разработка встроенного устройства диагностики для силового тиристорного шкафа - Дипломная работа

Железные дороги связывают в единое целое все области, удовлетворяют потребность населения в перевозках и обеспечивают оборот продуктов промышленности и сельского хозяйства. Одной из составляющих комплексной проблемы повышения надежности железнодорожного транспорта является поддержание железных дорог в пригодном для эксплуатации состоянии. Такой машиной является мотовоз - железнодорожное транспортное средство позволяющее производить ремонт путей. Полупроводниковые приборы имеют ряд преимуществ перед устройствами с механическими контакторами: - более высокое быстродействие; Несмотря на высокую надежность полупроводниковых приборов, с увеличением числа полупроводниковых приборов входящих в состав устройства, появляется необходимость автоматического контроля исправности силовых полупроводниковых приборов и определения неисправного прибора.В рамках работы необходимо разработать систему диагностики тиристорного блока, которая должна обеспечивать: контроль состояния 22 тиристоров, которые объединены в 3 тиристорных моста, субъективно приемлемое время опроса всей схемы (не более 30 секунд) с точностью измерений не более 1%, предоставлять удобный для оператора интерфейс, устойчивую работу в заданном рабочем диапазоне температур. Создание массива данных хранящего в себе информацию о состоянии тиристорного шкафа связано с разработкой формата посылки. Система должна обеспечивать время опроса не более 30-ти секунд, чего можно достичь подбором микропроцессора соответствующей производительности.Для дальнейшей разработки системы необходимо проанализировать и выбрать ее структуру. Система диагностики тиристорного блока для тепловозного привода содержит следующие узлы: входной каскад, делитель напряжений; Работа системы начинается со считывания со схемы тиристорного шкафа сигналов. Микроконтроллер служит для управления мультиплексором, преобразования аналогового сигнала в цифру, передачи данных ГМК. В данной работе необходимо снимать с тиристорного блока 9 сигналов: 3 фазы и 6 сигналов с тиристорных мостов, которые целесообразно объединить в один канал.Наиболее точно объем вычислительной работы можно было бы оценить, используя машинные программы, однако для составления такой программы требуются большие затраты времени и труда. Суть метода заключается в том, что количество требуемых для реализации заданного алгоритма машинных операций определяется непосредственно из подсчета по структурной схеме программы, представляющей собой граф, вершины которого изображают команды, а дуги определяют логическую последовательность их выполнения. Однотипными считаются команды, реализующие сходные функциональные операции, например: команды, реализующие вычислительные операции (суммирование, вычитание, умножение, деление или сдвиги). Для некоторой машины с одноадресной системой команд предлагается следующий набор команд: а) команды конца цикла (КЦ), с помощью которых производятся операции сравнения двух чисел и выработка сигнала на продолжение или окончание цикла; ж) команды засылки (ЗА), осуществляющие засылку кодов чисел или команд из ячеек массива в рабочие ячейки, засылки промежуточных или окончательных результатов вычислений в ячейки памяти;Общий объем памяти складывается из объема памяти необходимого для хранения команд программы QK и объема памяти для хранения числовой информации QЧ. Для обеспечения небольшого запаса памяти, выберем суммарную память 100 байт = 800 бит. Объем числовой информации складывается из: а) 16 бит, необходимы для хранения значения метки, б) 1600 бит = 200 байт, необходимо для хранения массива окончательных данных. Для микроконтроллера, производящего обслуживание периферии выдвигаются следующие требования: Восьми битный порт для управления мультиплексором; Микроконтроллеры второго семейства обладают достаточным количеством портов ввода/вывода, но в разрабатываемой системе в памяти микроконтроллера должно храниться большое количество информации, внутренней памяти может быть недостаточно, а подключать внешнюю память нецелесообразно.Блок должен удовлетворять следующим требованиям: поддержка RS485 полный дуплекс, гальванически развязанный.Выбор большинства необходимых элементов был произведен в пункте 2 помимо этих элементов еще необходимо выбрать остальные элементы.Между выводами МК XTAL1, XTAL2 и землей необходимо включить два конденсатора по 100 ПФ для облегчения запуска тактового генератора.На рисунке 3.1 изображен делитель напряжения. Зная, что номинальное напряжение по входу микросхемы составляет 220*v2В и ток I=0.6MA, найдем сопротивления делителя R1 и R2 из следующей системы.Измерение физических параметров, таких как напряжение или ток, предполагает оценку аналоговых величин. Выбор АЦП производится, исходя из требуемой погрешности и быстродействия, а также вида аналогового сигнала (однополярный или двуполярный). Вычислим разрядность АЦП при заданной погрешности измерения равной 1%: 1/1%=100.

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Выбор и обоснование структурной схемы

2.1 Выбор мультиплекссора

2.2 Выбор микроконтроллера

2.2.1 Расчет вычислительной сложности алгоритмов в количестве нормированных операций

2.2.2 Оценка объема оперативной и программной памяти

2.3 Выбор интерфейсного блока

3. Разработка принципиальной электрической схемы

3.1 Расчет подключения кварцевого резонатора

3.2 Расчет делителей напряжения на входе мультиплексора

3.3 Расчет разрядности АЦП

3.4 Моделирование системы. Задачи фильтрации и проверки на достоверность

4. Разработка программного обеспечения

4.1 Разработка алгоритмов работы устройства

5. Разработка конструкции

5.1 Размещение элементов и трассировка связей

5.2 Тепловой расчет печатной платы

6. Технико-экономическое обоснование проекта

6.1 Оценка актуальности разработки

6.2 Расчет расходов на подготовку производства

6.3 Расчет себестоимости и оптовой цены изделия

6.4 Расчет эксплуатационных расходов

6.5 Сравнение разрабатываемого устройства с аналогом

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Системный анализ опасных и вредных факторов при изготовлении устройства

7.2 Разработка методов защиты от воздействия опасных и вредных факторов

7.3 Пожарная безопасность

7.4 Защита окружающей среды

Заключение

Список использованных источников