Разработка требований к автоматизации процесса испытаний резисторов проволочных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Автоматизация измерений, испытаний и контроля»

на тему: «Разработка требований к автоматизации процесса испытаний резисторов проволочных»

Курск 2009

Содержание

Введение

1. Описание объекта испытаний

1.1 Проволочные резисторы: назначение и область применения

1.2 Технические требования

1.2.1 Требования к конструкции

1.2.2 Требования к электрическим параметрам и режимам эксплуатации

1.2.3 Требования к надежности

1.3 Указания по эксплуатации и гарантии изготовителя

1.4 Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

2. Анализ нормативной документации, рекомендуемые нормативной документацией методы и требования к точности средств испытаний

3. Выбор и обоснование автоматизированных средств испытаний, измерений

Заключение

Список использованных источников

Введение

резистор автоматизация проволочный

Автоматизация производственных процессов имеет важное значение на современном этапе развития машиностроения при становлении рыночных отношений. Основой производственных процессов являются автоматизированные технологические процессы механической обработки и сборки, которые обеспечивают высокую производительность и необходимое качество изготовляемых изделий.

Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами -- один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Тенденцией современного этапа автоматизации проектирования является создание комплексных систем автоматизированного проектирования и изготовления, включающих конструирование изделий, технологическое проектирование, подготовку управляющих программ для оборудования с программным управлением, изготовление деталей, сборку узлов и машин, упаковку и транспортирование готовой продукции.

Таким образом, тенденцией современного этапа автоматизации проектирования является создание комплексных систем, включающих конструирование изделий, технологическое проектирование и изготовление изделий в гибких производственных системах. Спроектированный технологический процесс должен оперативно реагировать на изменение производственных ситуаций процесса изготовления изделий.

Повышение требования конкурентоспособности продукции машиностроения требует новых производительных систем. Для этого создают виртуальные производственные системы (информация о ее структуре хранится только в памяти ЭВМ) на основе распределенных производственных систем (отдельные производственные системы, организационно не связанные между собой и имеющие технологическое оборудование). При этом решаются задачи организации и управления.

Целью данной курсовой работы является приобретение навыков в разработке требований к автоматизации процесса испытаний проволочного резистора, к средствам испытаний, измерений и контроля.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- описать объект испытания изделия;

- проанализировать нормативную документацию по контролю заданных параметров объекта;

- определить требования к точности средств испытаний, измерений и контроля;

- выбрать и обосновать автоматизированные средства испытаний, измерений и контроля.

1. Описание объекта испытаний изделия

1.1 Проволочные резисторы: назначение и область применения

Объектом испытания данного курсового проекта является резистор проволочный, основные характеристики которого установлены ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия». Данный стандарт распространяется на переменные проволочные и фольговые резисторы, изготовляемые для народного хозяйства и экспорта.

Принцип действия резисторов основан на использовании свойства материалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.

Постоянный проволочный резистор представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным электрическим сопротивлением. Снаружи резистор покрывают термостойкой эмалью, спрессовывают пластмассой либо герметизируют металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами.

Конструктивно резисторы выполнены в двух вариантах СП5-2ВА, СП5-2ВБ для печатного монтажа и СП5-3ВА для навесного монтажа.

Обозначение при заказе: Резистор СП5-2ВА-0,5-22 Ом ±5% черт. 3б ОЖО.468.5 61 ТУ. Резисторы СП5-2ВА и СП5-2ВБ представлены на рисунке 1.



Рисунок 1 - Резисторы СП5-2ВА и СП5-2ВБ

Таблица 1-Обозначение резисторов на схемах

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт

В соответствии с действующей, в настоящее время системой сокращенных и полных условных обозначений (ОСТ 11.074.009-78) резисторов, сокращенное условное обозначение вида компонента состоит из следующих элементов:

Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (Р - резисторы постоянные; РП - резисторы переменные; HP - наборы резисторов; ВР - варистор постоянный; ВРП - варистор переменный; ТР - терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления /ТКС/; ТРП - терморезистор с положительным ТКС );

Второй элемент - цифра, определяющая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 - непроволочные; 2 - проволочные или металлофольговые).

Третий элемент - цифра, обозначающая регистрационный номер разработки конкретного типа резистора. Между вторым и третьим элементом ставится дефис: Р1-4, РП1-46.

Для полного условного обозначения резистора к сокращенному обозначению добавляется вариант конструктивного исполнения (при необходимости), значения основных параметров и характеристик, климатического исполнения и обозначение документа на поставку. Климатическое исполнение (В - всеклиматическое и Т - тропическое) для всех типов резисторов указывается перед обозначением документа на поставку. Буквенно-цифровая маркировка на резисторах содержит: вид, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допускаемое отклонение сопротивления и дату изготовления.

По назначению проволочные резисторы подразделяются на постоянные, переменные и полупеременные.

Постоянные проволочные резисторы в свою очередь подразделяются на резисторы общего назначения, служащие для распределения мощности в обычных электрических схемах, высокоточные резисторы, применяемые в качестве делителей напряжения и калибровочных сопротивлений в измерительной технике, и высоковольтные резисторы на напряжение свыше 1000 В.

Переменные проволочные резисторы разделяются на подстроечные резисторы, предназначенные для регулировки параметров электрических схем при их изготовлении, регламентных работах и ремонте; регулировочные резисторы, предназначенные дня регулировки параметров аппаратуры в процессе ее работы. Полупеременные проволочные резисторы предназначены для регулировки сопротивлений в электрических схемах.

1.2 Технические требования

Основные параметры резисторов должны соответствовать нормам, установленным в стандартах или технических условиях на резисторы конкретных типов по ГОСТ 10318-80 «Резисторы переменные проволочные. Основные параметры».

Параметры и нормы, которым должны соответствовать проволочные резисторы, приведены в таблице 2

Таблица 2 - Нормы и параметры, которым должны соответствовать проволочные резисторы

Наименование параметра	Норма для резистора
Номинальная мощность рассеяния при повышенной рабочей температуре +850С, Вт	0,5
Номинальное сопротивление в пределах, Ом	3,3...22000
Допустимое отклонение от номинальных сопротивлений, %	± 5; ± 10
Масса, г: СП5-2ВА, 3ВА СП5-2ВБ	1,6 1,8
Предельное рабочее напряжение, В	100
Температура окружающей среды	от -60 до +125 0С
Относительная влажность воздуха при температуре +35 0С	до 98 %
Атмосферное давление	от 305600 до 0,00013 Па(2280-10-6мм рт. ст.)
Вибрационные нагрузки с ускорением в диапазоне частот	1-3000 Гц до 20g
Удары с ускорением: многократные одиночные	до 150g до 1000g
Линейные нагрузки с ускорением	до 200g
Акустические шумы при уровне звукового давления в диапазоне частот	от 50 до 10 000 Гц до 150 дБ
Функциональная характеристика резисторов	линейная
Электрическая разрешающая способность резисторов	от 0,3 до 1,5 %
Износоустойчивость резисторов	200 циклов
Сопротивление изоляции резисторов в нормальных климатических условиях не менее	1000 МОм
Минимальная наработка резисторов	20000 ч
Изменение сопротивления резисторов в течение минимальной наработки не более	± 10 %
Срок сохраняемости резисторов	15 лет
Изменение сопротивления резисторов к концу срока сохраняемости не более	± 7 %

Резисторы должны быть изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия», а также стандартов и ТУ на резисторы конкретных типов по рабочей конструкторской и технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Конструкция резисторов, предназначенных для использования при автоматизированной сборке (монтаже) аппаратуры, должна обеспечивать механизацию и автоматизацию процессов сборки аппаратуры.

1.2.1 Требования к конструкции

Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры резисторов должны соответствовать указанным в стандартах или ТУ на резисторы конкретных типов.

Внешний вид резисторов должен соответствовать образцам внешнего вида, отобранным и утвержденным в установленном порядке.

Образцы внешнего вида хранят на предприятии-изготовителе и потребителям не высылают.

Масса резисторов не должна превышать значений, приведенных в таблице 2.

Выводы резисторов, включая места их присоединения, должны выдерживать без механических повреждений воздействие растягивающей силы, направленной вдоль оси вывода, и крутящего момента (для резьбовых выводов) в соответствии с ГОСТ 25467-82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам».

Резисторы должны выдерживать без механических повреждений воздействие крутящего момента, приложенного к гайке резьбового соединения (при креплении на панель) и при затяжке стопорной гайки.

Выводы резисторов должны обладать способностью к пайке без дополнительного обслуживания в течение времени, выбранного из ряда:12, 18 месяцев с даты их изготовления при соблюдении режимов и правил выполнения пайки.

Покрытия выводов, предназначенных для пайки, не должны иметь просветов основного металла, коррозионных поражений, отслаивания и шелушения.

Резисторы должны быть теплостойкими при пайке при условии соблюдения режимов и правил выполнения пайки.

Резисторы должны обладать коррозионной стойкостью или быть надежно защищены от коррозии.

Момент вращения подвижной системы резисторов, кроме резисторов с червячным или винтовым перемещением подвижной системы или стопорением оси, должен быть от 0,5 до 500 мН*м (от 5 до 5000 гс*см).

Момент вращения подвижной системы резисторов с червячным или винтовым перемещением подвижной системы или стопорением оси должен быть не более 500 мН*м (5000 гс*см). Упоры, ограничивающие подвижную систему резисторов, должны выдерживать без механических повреждений воздействие скручивающего момента. Резисторы должны быть износоустойчивыми. Число циклов перемещения подвижной системы резисторов выбирают из ряда: 50, 100, 200; 100, 200, 500 , 1000; 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 50000, 100000, 1000000. Резисторы в пожаробезопасном исполнении не должны самовоспламеняться и воспламенять окружающие его элементы и материалы аппаратуры в диапазоне от 1,1 Р_ном до значения из ряда: 5, 10 , 15, 20 , 25 Р_ном. Резисторы должны быть трудногорючими.

1.2.2 Требования к электрическим параметрам и режимам эксплуатации

Полное сопротивление резисторов должно соответствовать номинальному значению с учетом допускаемого отклонения.

Номинальные сопротивления резисторов должны соответствовать значениям ряда, полученного умножением или делением чисел 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 на 10 ⁿ , где n- целое положительное число или нуль.

Допускаемое отклонение сопротивления резисторов должны соответствовать значениям, выбираемым из ряда: ±2; ±5; ±10; ±20; ±30 %.

Предельные рабочие постоянные и переменные напряжения должны соответствовать значениям, выбираемым из ряда: 5, 10, 25, 50, 100, 125, 150, 160, 200, 250, 315, 350, 400, 500, 630, 750, 800, 1000, 1500, 1600, 3000, 8000 В.

Температурный коэффициент сопротивления резисторов должен соответствовать значениям ряда: ±5; ±10; ±25; ±50; ±100; ±150; ±200; ±250; ±350; ±500; ±750; ±1000; ±1500; ±2000 10^-6 1/К (⁰С).

Максимальная температура окружающей среды для номинальной мощности рассеяния резисторов должна соответствовать значениям ряда: 313; 328; 343; 358; 373; 398; 428; 473 К (40, 55, 70, 85, 100, 125, 155, 200 ⁰С).

Зависимость коэффициента электрической нагрузки резисторов

К_н. =,

определяющего допускаемую мощность рассеяния резисторов Р_t от температуры окружающей среды, определяют по графику приведенному на рисунке 2.



Рисунок 2- График зависимости коэффициента электрической нагрузки резисторов от температуры окружающей среды

Сопротивление изоляции резисторов в нормальных климатических условиях должно соответствовать значениям ряда: 100, 500, 1000, 5000, 10 000 МОм.

Эквивалентное сопротивление шумов проволочных резисторов должно соответствовать значениям ряда: 50, 100, 200, 500, 1000.

Резисторы должны обладать электрической прочностью. Испытательное напряжение должно быть равно двойному номинальному напряжению.

Электрические параметры резисторов в течение наработки в пределах времени, равного сроку сохраняемости, при эксплуатации в режимах и условиях, допускаемых стандартами, должны соответствовать нормам, установленным в стандартах или ТУ.

1.2.3 Требования к надежности

Интенсивность отказов _о, отнесенная к нормальным климатическим условиям, в электрических режимах в течение наработки t_н не должна превышать значений из ряда: 5*10^-8; 3*10^-8 ; 2 *10^-8 1/ч.

Значение наработки t_н должно соответствовать значениям из ряда: 15000, 20000, 25000, 30000, 40000 ч.

95-процентный срок сохраняемости резисторов при хранении должен быть не менее значений из ряда: 12, 15, 20, 25 лет.

1.3 Указания по эксплуатации и гарантии изготовителя

При применении, монтаже и эксплуатации резисторов следует руководствоваться указаниям, приведенным в ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия»:

- при монтаже резисторов в аппаратуру пайкой следует применять припой марки ПОС-61 по ГОСТ 21931-76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия»;

- при хранении резисторов в упаковке допускается потемнение покрытия выводов при условии сохранения способности к пайке;

- выводы резисторов должны выдерживать многократное соединение пайкой;

- паяемость резисторов восстанавливается механической зачисткой выводов с последующим обслуживанием.

При оценке потребителями соответствия качества резисторов требованиям ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия» следует руководствоваться:

При входном контроле (в течение 12 месяцев с даты изготовления)- нормами при приемке и поставке;

В процессе изготовления (настройки, регулировки, испытаний) и эксплуатации аппаратуры и при хранении резисторов в составе аппаратуры - нормами в течение наработки;

При хранении резисторов в упаковке изготовителя и составе ЗИП - нормами в течение срока сохраняемости.

Гарантийный срок хранения должен соответствовать ряду: 10, 12, 15, 20, 25 лет.

Гарантийная наработка должна соответствовать ряду: 15000, 20000, 25000, 40000 часов.

Гарантийный срок исчисляют с даты изготовления (приемки) резисторов, а для резисторов подвергающих перепроверки - с даты их перепроверки. Гарантийную наработку исчисляют в пределах гарантийного срока. Гарантийный срок эксплуатации резисторов, поставляемых в торговую сеть 12 месяцев с даты розничной продажи.

1.4 Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

Резисторы должны быть стойкими к воздействию механических факторов, установленных согласно таблице 3 по ГОСТ 25467-82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам».

Таблица 3- Воздействие механических факторов, их характеристика и значение

Воздействующий фактор и его характеристика	Значение характеристики
Синусоидальная вибрация: Диапазон частот, Гц Амплитуда ускорения, м*с -2(g)	1-80; 1-200; 1-500 50(5); 100(10)
Механический удар: Одиночного действия: Пиковое ударное ускорение, м*с -2(g) Многократного действия: Пиковое ударное ускорение, м*с -2(g)	1500(500) 150(15); 400(40)

Требования к стойкости при воздействии ударов многократного и одиночного действия предъявляют по прочности. Резисторы должны быть стойкими к воздействию климатических факторов, установленных согласно таблицы 4 по ГОСТ 25467-82.

Таблица 4- Воздействие климатических факторов, их характеристика и значение

Температура среды	Значение температуры
Повышенная рабочая температура, 0С	70-200
Повышенная предельная температура, 0С	60
Пониженная рабочая температура, 0С	-10
Пониженная предельная температура, 0С	-60

1.5 Характеристики условий испытаний

Нормальные условия испытаний, при которых будут произведены измерения, сопровождающие процесс испытаний приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Нормальные условия испытаний

№/№	Влияющая величина	Номинальные значения	Единица измерения
1	Температура для всех видов измерений	55±2	єС
2	Давление окружающего воздуха	84 - 106 (630 - 795)	кПа (мм рт.ст.)
3	Относительная влажность воздуха	Не более 20	%
4	Плотность воздуха	1,2	кг/м3
5	Ускорение свободного падения	9,8	м/с2
6	Магнитная индукция для измерений параметров движения. Магнитных и электрических величин	0	Тл
7	Напряжение электростатического поля	0	В/м
8	Среднеквадратическое значение напряжения питающей сети переменного тока	220±2%	В
9	Частота питающей сети переменного тока	50±0,5	Гц
10	Форма кривой переменного напряжения питающей сети	полусинусоидальная

2. Анализ нормативной документации, рекомендуемые нормативной документацией методы и требования к точности средств испытаний

Общие требования к проволочным резисторам устанавливает следующая нормативная документация:

1 ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия».

Данный стандарт распространяется на переменные проволочные резисторы и фольговые резисторы, изготавливаемые для народного хозяйства и экспорта.

2 ГОСТ 10318-80 «резисторы переменные. Основные параметры».

Данный стандарт распространяется на переменные проволочные металлофольговые и непроволочные и резисторы и устанавливает ряды и допускаемые сочетания значений основных параметров резисторов.

3 ГОСТ 25467-82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам».

Данный стандарт распространяется на изделия электронной техники производственно- технического назначения и народного потребления, изготавливаемые для нужд народного хозяйства и для поставки на экспорт.

Стандарт устанавливает классификацию изделий по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим фактором: механическим и климатическим для каждой классификационной группы изделий.

Требования к методам испытаний проволочных резисторов устанавливает ГОСТ 20.57.406-81 «Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний».

Стандарт распространяется на изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические и устанавливает методы испытаний на воздействие механических, климатических, биологических внешних воздействующих факторов и специальных сред и методы оценки соответствия конструктивным требованиям.

Проанализировав данную нормативную документацию, выделим следующие виды испытаний проволочных резисторов:

1. Испытание на воздействие ударов одиночного действия

Испытания на воздействие ударов одиночного действия проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию механических ударов одиночного действия и выполнять свои функции после воздействия ударов, а также выполнять свои функции или не допускать должных срабатываний в процессе воздействия ударов.

Испытательная установка должна обеспечивать получение механических ударов одиночного действия с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости.

Форма импульса ударного ускорения полусинусоидальная.

Степень жесткости -3.

Испытания проводят в нормальных климатических условиях.

Нормальные климатические условия испытаний характеризуются следующими значениями климатических факторов:

Температура воздуха от 15 до 35єС;

Относительная влажность воздуха от 45 до 80 %;

Атмосферное давление от 84 до 106 к Па (от 630 до 800 мм рт. ст.)

Повышение температуры окружающего воздуха за счет выделения тепла стендом и изделием допускается при условии, что эта температура не будет превышать верхнее значение повышенной рабочей температуры среды.

Испытательные режимы устанавливают по показаниям рабочих средств измерений с допускаемым отклонением пикового значения ударного ускорения в контрольной точке ± 20%. Допускаемое отклонение по числу ударов ±5 %.

В процессе начальных (до выдержки) и заключительных (после выдержки) проверок и измерений проводят визуальный осмотр и измерение параметров, указанных в таблице 2.

Пиковое ударное ускорение для данного испытания 1500(150) м*с^-2 (g).

Испытания проводят путем воздействия ударов поочередно в каждом из двух противоположных направлений по трем взаимно перпендикулярным осям изделия (6 направлений). В каждом направлении производят три удара.

При измерении параметров удара необходимо регистрировать: пиковое ударное ускорение, длительность действия ударного ускорения, форму импульса ударного ускорения, длительность фронта ударного ускорения.

Для измерения следует использовать аппаратуру, структурная схема которой представлена на чертеже в графической части.

Измерительная аппаратура состоит из: измерительного преобразователя (ИП), предназначенного для преобразования ускорения в электрический сигнал, в качестве которого может использоваться пьезоэлектрический акселерометр(Для измерения виброускорений в диапазонах: 10 ... 30000 м/с2 (10 ... 3000, 10 ... 10000, 10 ... 30000 м/с2). Рабочий диапазон частот 10 ... 10000 Гц. Класс 4 по ГОСТ В20.39.301-76); согласующего усилителя (СУ), служащего для согласования выходного сопротивления пьезоэлектрического ИП с исходным сопротивлением регистрирующего прибора; фильтра, необходимого для снижения уровня шумов согласующего усилителя, исключения влияния резонанса ИП и уменьшения амплитуды изложенных колебаний на кривой ударного импульса с целью улучшения различимости осциллограммы при измерении; регистрирующего прибора РП, служащего для непосредственного наблюдения формы ударного импульса и отсчета его параметров, в качестве которого может использоваться электронные осциллографы.

Основные характеристики осциллографа:

Напряжение 100, 120, 220, 240 В + 10%;

Частота 50 или 60 Гц;

Потребляемая мощность приблизительно 40 Вт;

Размеры, мм 120х190х290мм;

Масса приблизительно 3 кг.

Фотографирование изображений импульса с экрана осциллографа возможно с помощью фотокамеры «Зенит». Для уменьшения расстояния от фотографируемого объекта до величины, с длиной тубуса осциллографа, объектив с фокусным расстоянием 50 мм устанавливают в специальный тубус (кольцо, переходник) длиной 8-9 мм.

Измерительный преобразователь должен быть жестко закреплен в контрольной точке.

2. Испытание по определению резонансных частот конструкции

Испытания проводят с целью проверки механических свойств изделий и получения исходной информации для выбора методов испытаний на вибропрочность, виброустойчивость и для выбора длительности действий ударного ускорения при испытаниях на воздействие механических ударов одиночного действия.

Испытания проводят на отдельной выборке изделий, равной 3-5 шт. Допускается для испытаний использовать изделия из числа забракованных по электрическим параметрам или испытанных на другие виды воздействия, кроме случаев, когда резонанс определяется по изменению электрических параметров.

Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во всем диапазоне частот.

Устройство для определения резонансных частот конструкции должно иметь во всем диапазоне частот испытаний чувствительность, достаточную для выявления увеличения амплитуды колебаний изделия или его частей в два раза и более по сравнению с амплитудой колебаний точек его крепления.

Устройство для определения резонансных частот конструкции должно обеспечивать регистрацию изменений фазы механического колебания на 90⁰.

Погрешность измерения частот должна быть 0,5 % или 0,5 Гц, причем учитывается большее значение.

Для испытания используют устройство индикации резонанса с использованием СВЧ генератора.

В основу устройства положен принцип амплитудной модуляции сигнала СВЧ генератора с частотой механических колебаний изделия.

Структурная схема устройства для определения резонансных частот представлена на чертеже в приложении.

Основным элементом устройства является резонатор с антенной.

На участке резонатора, где имеется максимальная напряженность, создается СВЧ поле снаружи резонатора между антенной и корпусом резонатора. Рабочая длина волны, определяемая СВЧ генератором, и длина антенны определяют линейные размеры СВЧ поля.

Испытуемое изделие закрепляют на столе вибратора и помещают в СВЧ поле между антенной и корпусом резонатора.

Низкочастотные колебания испытуемого изделия модулируют СВЧ сигнал с частотой механических колебаний изделия.

При совпадении частоты механических колебаний с резонансной частотой испытуемого изделия амплитуда колебаний резко увеличивается, что приводит к увеличению амплитудной модуляции СВЧ сигнала. Низкочастотную огибающую СВЧ сигнала, поступающего с детекторной головки, анализируют с помощью низкочастотного анализатора. Конструкция резонатора показана на чертеже в графической части.

Технические характеристики СВЧ генератора:

Диапазон частот генератора, ГГц 2.0 - 8.3;

Основная погрешность установки частоты генератора не более ±1%;

Глубина регулирования выходной мощности не менее 23дБ;

Неравномерность уровня выходной мощности не превышает ±2.0дБ;

Внешнее управление частотой выходного сигнала генератора во всем диапазоне рабочих частотот источника 0-10В;

Уровень выходных мощностей, мВт не менее 10;

Потребляемая мощность, ВА не более 30;

Напряжение питания генератора 220В, 50Гц;

Габариты генератора 305х115х312;

Масса генератора, кг не более 6;

3. Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха

При начальных проверках и измерениях проводят: внешний осмотр; измерение полного сопротивления резисторов; измерение сопротивления изоляции.

Испытания проводят в камере влажности при температуре (402) ⁰С и продолжительности воздействия влаги - 2 и 4 суток.

Конструкция камеры не должна допускать, чтобы конденсированная вода попала со стенок и потолка камеры на испытуемое изделие.

Вода, используемая для поддержания влажности внутри камеры, должна иметь удельное сопротивление не менее 500 Ом*м. Конденсационная вода должна постоянно удаляться из камеры и не должна вновь использоваться без повторной очистки.

Относительную влажность воздуха повышают до (903) ⁰С, после чего температуру и влажность в камере поддерживают постоянными в течение всего времени испытания.

Допускается предварительно нагревать изделия до температуры, превышающей испытательную на 2-3 ⁰ С.

Камера влаги изображена на рисунке 3.



Рисунок 3 - Камера влаги

Технические характеристики камеры влаги:

Диапазон рабочих температур 25...155°С;

Диапазон относительной влажности при температурах: 25...90°С 95%; 35...90°С 75...95 %; 40...90°С 55...95 %; 45...90°С 45...95 %;

Отклонение температуры от нормированного значения в установившемся режиме незагруженной изделиями камеры не более 2°С;

Отклонение относительной влажности от нормированного значения в установившемся режиме незагруженной изделиями камеры не более ±3%;

Средняя скорость изменения температуры в незагруженном объеме: в режиме косвенного термостатирования от окружающей температуры до 90°С менее 1 "С/мин;

в режиме непосредственного термостатирования от окружающей температуры до 155°С не менее 2°С/мин.;

Время достижения нижнего (верхнего) предела диапазона воспроизводимых температур, мин 75;

Время достижения относительной влажности 95% после достижения температуры в камере 90°С не более 45 мин;

Скорость циркуляции воздуха в незагруженном полезном объеме не более 1 м/с;

Электропитание напряжением 380 В, частотой 50 Гц;

Потребляемая мощность не более 10 кВт;

Временная нестабильность поддержания заданной температуры в установившемся режиме за 30 минут,⁰С ±0,5;

Неравномерность распределения температуры по рабочему объему камеры, ⁰С ±1,0;

Погрешность измерения температуры встроенным измерительным устройством камеры, ⁰С ±0,5;

Погрешность измерения относительной влажности встроенным измерительным устройством камеры, % ±2,0;

Полезный объем 0,4 м3 (8б0х660х700) мм.;

Габаритные размеры 1440х1080х1600 мм;

Масса 650 кг;

Для размещения камеры на месте эксплуатации необходима площадь 15 м2 при высоте помещения не менее 3 м.

3. Выбор и обоснование автоматизированных средств испытаний, измерений

Автоматизация -- одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоемкость выполняемых операций.

Цель автоматизации -- повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья. С помощью автоматизации можно значительно упростить процесс испытаний, измерений и контроля, снизить участие человека в течение этих процессов, что приведет к снижению влияния погрешности оператора на правильность и точность проведения испытаний, измерений и контроля. Естественно, увеличивается погрешность приборов, но увеличение ее не значительно, а правильно подобрав средства испытаний и измерений и выполняя во время поверку и калибровку можно свести значение этой погрешности к минимуму.

При проведении испытания проволочных резисторов на воздействие ударов одиночного действия, испытания по определению резонансных частот конструкции и испытания на воздействие повышенной влажности воздуха в соответствии с требованиями нормативно-технической документации были выбраны современные средства испытаний и измерений, перечень и технические характеристики которых приведены ниже.

1. Для испытания на воздействие ударов одиночного действия были выбраны следующие автоматизированные средства измерений:

1.1 Пьезоэлектрический акселерометр ВД06А - это модернизация серийного вибродатчика ВД03А, в котором улучшены некоторые конструктивные и схемные решения, а также применен стандартизованный выход типа ICP. Акселерометр может использоваться в системах диагностики, мониторинга и аварийного отключения машин и механизмов различных отраслей промышленности. ICP датчики ВД06А соответствуют требованиям ГОСТ 30296-95 и ГОСТ 22261-94.

Особенность датчиков ВД06А - чувствительный элемент из специальной пьезокерамики типа ЦТС со стабильными характеристиками вплоть до температуры 260°С. Конструктивные решения позволили получить частотную характеристику, неравномерность которой не превышает 1 дБ в диапазоне от 0,5 Гц до 10 кГц.

Датчик ВД06А имеет встроенный микроэлектронный усилитель со стандартизованным выходом типа ICP. Именно с его помощью можно согласовать высокое выходное сопротивление вибропреобразователя с низким входным сопротивлением соединительного кабеля. Это исключает электромагнитные наводки на кабель, так что вторичная аппаратура может быть размещена на расстоянии до 20 м от места контроля. Датчик оснащен миниатюрным коаксиальным разъемом типа СР50-267 для подключения к внешним устройствам.

Герметичный корпус из полированной нержавеющей стали, посадочная плоскость, притертая по 10 классу чистоты, специальная технология превентивного старения пьезоэлементов гарантируют, что датчик будет работать долго в неблагоприятных условиях без потери точности измерений.

Стационарно рекомендуется устанавливать датчик на шпильке М5 с фиксацией шпильки (на посадочном месте) и датчика (на шпильке) каким-либо клеевым составом, чтобы избежать откручивания. При временной установке можно применить воск или магнитное крепление (может поставляться в комплекте с датчиком). Важно, что иные, кроме шпильки, способы крепления снижают верхнюю границу измеряемых частот. Частота резонанса закрепленного датчика составляет не менее 35 кГц. Назначенная наработка на отказ - 10 тыс. ч.

Основные технические характеристики:

Диапазон преобразования по СКЗ виброскорости 0,1 ... 30 мм/c

(0,1...100 мм/с);

Диапазон рабочих частот 10 ... 1000 Гц (5 ... 20000 Гц);

Диапазон рабочих температур:

для датчика -40 ... +250°С

для усилителя -30 ... +60°С;

Относительный коэффициент преобразования на базовой частоте 45Гц0,05 мА/мм/с;

Напряжение питания 5 ... 30 В;

Неравномерность АЧХ в диапазоне 20...750Гц ± 10 %;

Нелинейность АХ ± 6 %;

Масса датчика без кабеля и согласующего усилителя 50 г;

Габаритные размеры датчика (без кабеля) 52х38х40 мм;

Габаритные размеры согласующего усилителя 93,5х58х37,1 мм.

1.2 Осциллограф GDS-806S предназначен для наблюдения и исследования формы электрических сигналов в диапазоне частот от постоянного тока до десятков мегагерц, путем визуального наблюдения и измерения их временных и амплитудных значений. Осциллограф непосредственно соединяется с ПК.

С его помощью можно наблюдать форму и амплитуду сигналов одновременно по 1...8 каналам в одном окне программы в реальном времени или в режиме воспроизведения записанных сигналов (т.е. по записанным раннее сигналам), а также измерять мгновенные значения сигналов. Синхронно, в разных окнах могут отображаться несколько сигналов, взятых в один промежуток времени. Для сравнения сигналов их графики можно отобразить в одних осях координат. Простая и удобная система управления курсором и масштабирования графиков позволяет изучить изменения формы сигналов во всем временном интервале или произвести более детальный анализ с точностью до одного отсчета. Максимальное количество отсчетов, одновременно отображаемых на экране - 500 000.

Встроенный модуль управления и автоматизации из состава ZETLab-Studio обеспечивает простоту и удобство при построении собственных программно-измерительных комплексов.

Возможности данного прибора:

непрерывное отображение формы и амплитуды сигналов, поступающих на входные каналы модулей АЦП и анализаторов спектра и виртуальные каналы на разных графиках или на одном графике;

задание временного интервала отображения сигналов;

выбор частотного диапазона отображаемых сигналов (функция сглаживания с прореживанием - цифровая фильтрация сигнала);

гибкое изменение количества отображаемых каналов в реальном масштабе времени;

автоматическое масштабирование изображений;

остановка отображения формы сигнала в произвольный момент времени (режим стоп-кадра);

запись мгновенных значений отображаемых сигналов в файл;

динамическое отображение интегральных уровней сигналов, определение перегрузки по каждому каналу и запоминание состояния перегрузки;

отображение абсолютного времени с момента запуска модуля АЦП или с момента начала воспроизведения сигналов из файлов;

синхронное позиционирование курсора на графиках позволяет оценивать амплитуду всех сигналов в один момент времени;

изменение времени (частоты) для обновления содержимого экрана (0,1с или 1с);

изменение нулевого отсчета времени (позиционирование метки "0" по горизонтали);

функция синхронизации сигнала с указанием уровня и фронта (положительный или отрицательный) синхронизации;

непрерывный режим отображения формы сигналов;

сохранение мгновенного снимка экрана в буфер обмена для вставки в отчет или протокол измерений Microsoft Word или Excel;

передача значений отсчетов в буфер обмена для последующей вставки в любой текстовый или табличный редактор.

Для отображения формы сигнала в заданной частотной полосе необходимо воспользоваться программой "Фильтрация сигналов". В этой программе можно задать частоты среза фильтров нижних и высших частот и включить интегрирование или дифференцирование сигналов.

Характеристики осциллографа GDS-806S:

Интерфейс USB 2.0;

Полоса пропускания: 150 МГц;

Частота дискретизации: 100 Mвыб/с;

Эквивалентная частота выборок: 20 Гвыб/с;

Вертикальное разрешение: 10 бит;

Коэффициент отклонения: 10 мВ/дел...1 В/дел;

Синхронизация от любого измерительного канала;

Автокалибровка, автопоиск синхронизации;

Автоматические и маркерные измерения;

Функции спектроанализатора, частотомера;

Время нарастания (спада) - время в течении которого импульс изменяет свое значение от уровня 0,1 до уровня 0.9, измеряется в секундах;

Выброс на вершине (спаде) - процентное отношение значение превышения амплитуды при установившемся импульсе к амплитуде импульса, измеряется в процентах;

Время установления - время в течении которого колебательные процессы на вершине импульса не станут меньше 1% амплитуды импульса.

2. При проведении испытания проволочных резисторов по определению резонансных частот конструкции было выбрано следующие автоматизированное средство измерения:

СВЧ - генератор серии MXG ATE компании Agilent Technologies, оптимизированного для автоматизации измерений в процессе производства. Включает две модели приборов: аналоговый генератор (N5161A) и векторный (N5162A). Оба генератора предназначены для проведения автоматических испытаний при минимальных финансовых затратах.

Отличительная особенность этого генератора: отсутствие дисплея и органов управления на передней панели прибора. Управление прибором осуществляется с ПК через один из интерфейсов (LAN, USB или GPIB). Все разъемы перенесены на заднюю панель.

СВЧ - генератору серии MXG ATE присущи высочайшие технические характеристики:

Диапазон частот от 100 кГц до 3 или 6 ГГц (вариант комплектования 503 и 506);

Выходная мощность +13 дБ;

Фазовые шумы 1 ГГц несущая и 20 кГц отстройка;

Высочайшая скорость переключения: ?1,2 мс в режиме программирования на SCPI и ?900 мкс в режиме переключения по списку;

Цифровое свипирование и свипирование по списку (переключение частоты, мощности и типа сигнала);

Встроенный НЧ-генератор 100 МГц;

Возможность создания сигналов: WLAN, WiMAX., W-CDMA, cdma2000, GSM, TD-SCDMA, и много больше в программе Signal Studio 100BaseT LAN, USB 2.0, GPIB, LXI класс C, SCPI и IVI-COM drivers;

Рабочий диапазон несущей частоты от 10 МГц до 2,5 ГГц;

Шаг установки несущей частоты от 0,01 Гц до 100 Гц;

Максимальный уровень выходного сигнала на нагрузке 50 Ом не менее 20 мВт;

Глубина регулировки выходного сигнала 100 дБ;

Основная погрешность регулировки выходного уровня не более 1 дБ при регулировке 60 дБ и не более 2,5 дБ при регулировке до 100 дБ.

Рабочие условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха от 5 до 40 °С

-относительная влажность до 90 % при температуре 30°С;

- напряжение питающей сети (220 ±22)В частотой (50 ±2) Гц;

Масса прибора не более 8 кг;

Габаритные размеры прибора 474 * 131 *260 мм.

3. При проведении испытания на воздействие повышенной влажности воздуха было выбрано следующее автоматизированное средство испытаний:

Камера влаги «ЮНИК DHV 1201».

Особенностями таких камер влаги является то, что они автоматически выключаются при перегреве компрессора, при отсутствии воды в баке; защищены от короткого замыкания, утечки тока.

На пульте управления задаются:

- температура испытания;

- относительная влажность при испытаниях;

- время испытания;

- скорость выхода на режим испытания по температуре;

- количество циклов и режимов в каждом цикле;

- время включения камеры (таймер);

- предельно допустимая температура в рабочем объеме камеры;

- допустимое отклонение температуры при проведении испытаний.

Камера контролирует нарушения режимов испытаний, отказы и сбои оборудования проверяя:

- датчики на обрыв и короткое замыкание;

- допустимое расхождение измеренных значений температуры между основным и контрольным датчиками;

- превышение температуры в камере от допустимого значений;

- отклонение температуры в камере от заданного значения в режиме испытания.

При появлении контролируемых нарушений снимается напряжение с исполнительных механизмов, выдает звуковой сигнал и индицирует вид нарушения.

Общие технические характеристики камеры влаги «ЮНИК DHV 1201» приведены в таблице 6.

Таблица 6- Общие технические характеристики камеры влаги «ЮНИК DHV 1201»

Параметр	Значение параметра
Внутренние размеры	Глубина (см)	70
	Ширина (см)	80
	Высота (см)	90
Внешние размеры	Глубина (см)	114
	Ширина (см)	122
	Высота (см)	190
Погрешности регулирования	Нестабильность температуры	+0.5 єС
	Неравномерность температуры	?2,0 єС
Темп	Нагрев	?2,0 єС
	Охлаждение	?0,7 єС
Диапазон регулировки влажности	20: 98%
Погрешность регулирования влажности	+3.0%RH(>75%RH), +5.0%RH(?75%RH)
Рабочая температура окружающей среды	+5…+30 0С
Питание	AC 380 + 10%В, 50 Гц
Мощность, кВт	2,8-6
Аксессуары	Окно наблюдения, 2 полки, лампа освещения, кабель питания (5 м)

Таблица 7- Особенности конструкции

Конструкция	Снаружи	Нержавеющая сталь с фосфатированием поверхности
	Внутри	Нержавеющая сталь
	Изоляция	Полиуретан /стекловата
	Нагреватель	Электрический, из нихрома
	Вентилятор	Центробежный
Система охлаждения	Компрессор	от Tecumseh (Франция) или Copeland (Германия)
	Блок охлаждения	от ASTEL(Италия) или DANFOSS(Дания), или ALCO(США)
	Система охлаждения	Однокаскадная или двухкаскадная (для камер на -70 0С)
	Охлаждение	Водяное или воздушное
Система управления	Дисплей	Экран, управление прикосновением
	Управление	Ручное или программное
	Дискретность отсчета	Температура: 0,1 0С
	Измерение температуры	Платиновый резистор Pt100
	Регулятор параметра	P.I.D
	Внешняя связь	RS-232 или RS485, или сеть (Ethernet)
	Дополнительная функция Звуковой сигнал
Устройства безопасности	Детектор перегрева компрессора, вентилятора, камеры. Защита от короткого замыкания и утечки тока. Автоматическое отключение компрессора при его перегреве. Автоматическое оповещение об ошибке при неправильном подключении камеры

Заключение

Автоматизация испытаний предусматривает: минимальное участие человека-оператора в процесс испытаний, уменьшение трудоемкости, повышение объективности получаемых результатов, исключение погрешности, вносимых оператором; управление в соответствии с заданной программой процессами испытаний в одной или одновременно в нескольких испытательных установках; регистрацию, обработку данных испытательных режимов и представление их в удобной форме. В современные испытательные установки встраиваются специальные мини-ЭВМ, в результате чего повышается точность и достоверность измерений значений параметров испытательных режимов.

В курсовой работе объектом исследования был выбран проволочный резистор, основные технические характеристики которого установлены ГОСТом 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия». Были рассмотрены назначение и область применения проволочных резисторов, наличие обязательных требований, номенклатура контролируемых параметров, характеристики условий испытаний

Были проанализированы нормативная документация по контролю заданных параметров объекта, рекомендуемые нормативно-технической документацией методы и требования к точности средств испытаний и контроля.

Определены требования к точности средств контроля, обоснование требований к погрешности средств контроля по количественному признаку.

Был произведен выбор и обоснование автоматизированных средств контроля (испытаний).

Список использованных источников

1. Колесов, И.М. Основы технологии машиностроения [Текст]/И.М. Колесов;: М.: «Высшая школа», 2001. - 591с.

2. Капустин, Н.М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении [Текст]/Н.М. Капустин, П.М.Кузнецов, А.Г. Схиртладзе, Н.П. Дьяконова, М.С. Уколов; М.: «Высшая школа», 2004. - 414с.

3. Государственный реестр средств измерений. Указатель.

4. ГОСТ 24239-84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия»

5. ГОСТ 10318-80 «резисторы переменные. Основные параметры»

6. ГОСТ 25467-82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам»

7. ГОСТ 20.57.406-81 «Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний»

Размещено на Allbest.ru