Разработка мобильной измерительной системы для оценки вибрационного состояния роторных машин

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра Кибернетических систем

Выпускная работа

на тему: «Разработка мобильной измерительной системы для оценки вибрационного состояния роторных машин»

Дипломник:АиУб-04-1, Сапрыгин А.В

Руководитель:ассистент, Васькевич А.В.

Работа к защите допущена:

Зав. кафедрой КС: д.т.н., проф. Кузяков О.Н.

Дата защиты:__________Оценка:________

Тюмень 2008

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Технология

1.1 Вибродиагностика

1.2 Спектральный анализ

1.3 Технические средства анализа вибрации

1.4 Мобильная измерительная система вибродиагностики

1.4.1 Состав мобильной измерительной системы вибродиагностики

1.4.2 Принцип работы

1.4.3 Описание датчика

1.4.4 Корпус устройства “Регистратор - Виброметр ”

1.4.5 Блок питания устройства “Регистратор - Виброметр ”

1.4.6 Технические характеристики устройства “Регистратор-Виброметр 2 Разработка микропроцессорной системы

2.1 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы

Состав микропроцессорной системы

2.1.2 Адресация устройств

2.2 Разработка алгоритма работы

2.2.3 Выбор параметров сигнала для диагностики по спектру

2.3 Разработка функциональной схемы микропроцессорной системы

2.3.1 Сопряжение МК с индикацией

2.3.2 Сопряжение МК с Flash-накопителем

2.3.3 Сопряжение МК с ПК

2.3.4 Подключение клавиатуры

2.4 Разработка принципиальной схемы микропроцессорной диагностики

2.4.1 Микроконтроллер AT89C5131 (Atmel)

2.4.2 Микросхема контроллера дисплея MAX7221 (Maxim)

2.4.3 Микросхема хост-контроллера Vinculum VNC1L (FTDI)

2.4.4 Микросхема ADC08062 (National Semiconductor)

2.4.5 Микросхема ОЗУ FM18L08 (RamTron)

2.4.6 Микросхема преобразователя логического уровня SN74LVCC3245A-EP (Texas Instr.)

2.5 Расчет потребляемой мощности и выбор питания

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ И

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 61 страницу машинописного текста, 6 таблиц, 19 рисунков, список использованных источников - 19 наименования, 8 приложений.

ИЗМЕРЕНИЕ, АКСЕЛЕРОМЕТР, ВИБРОДИАГНОТИКА МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, АНАЛОГОВО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ИНДИКАЦИЯ, СОПРЯЖЕНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА С ПК.

Объект разработки - мобильная измерительная система для оценки вибрационного состояния роторных машин.

Цель выпускной работы - разработать структурную, принципиальную и функциональную схемы микропроцессорной системы виброметра-регистратора. Система должна обеспечивать замеры пакетов мгновенных значений виброускорения, а также показание среднего квадратичного значения виброскорости в реальном времени.

Результаты работы - в результате работы разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы микропроцессорной системы.

Возможная область применения. Разработанное устройство может применяться для оценки технического состояние центробежных насосных агрегатов типа ЦНС и колесно-моторных блоков электропоездов.

Степень внедрения. Выпускная работа носит учебный характер и к внедрению не планируется.

ВЕДЕНИЕ

Работа механизмов, машин, агрегатов сопровождается вибрацией, которая приводит к уменьшению эксплуатационной надежности и срока службы. Поэтому необходимы специальные мероприятия, направленные на снижение уровня вибрации. До недавнего времени НГДП придерживались графиков планово-предупредительных работ, при которых, в зависимости от времени наработки оборудования проводились запланированные виды обслуживания. Этот метод далеко не оптимален и сопровождается заменой деталей и узлов, даже если они еще сохранили работоспособность.

В настоящее время на многих промышленных предприятиях России создается современная система технического обслуживания и ремонта машин по техническому (фактическому) состоянию. Ее преимущество в том, что в отличие от регламентированной системы объем и содержание проводимых работ не фиксированы, а изменяются в зависимости от технического состояния машины на момент проведения работ.

В результате перехода на обслуживание и ремонт по фактическому состоянию удается исключить лишние работы при обслуживании, необоснованные замены при ремонте и, как следствие, на 30-50% сократить временные и материальные затраты.

Для роторных машин задачу перехода на обслуживание и ремонт машин по фактическому состоянию удается решить средствами и методами контроля по уровням и спектрам вибрации, снимаемой на работающем оборудовании. Контроль узлов машин проводится на рабочих местах, без демонтажа узлов. По результатам нескольких измерений прогнозируется состояние узлов на срок до шести месяцев.

Оценка состояния узлов роторных машин базируется на анализе в диапазоне от единиц Гц до десятков кГц спектров виброскорости и спектров огибающей виброускорения, а также измерении общих уровней вибрации. Контроль параметров вибрации выполняется с помощью средств виброконтроля - анализаторов спектра. В комплект поставки входит прибор и программное обеспечение для персонального компьютера, обеспечивающие автоматический сбор, обработку и предоставление результатов.

Поиск дефектов при диагностировании машин проводится только по спектрам вибрации, т.к. контроль по общим уровням вибрации не позволяет выявить причины появления дефекта.

1 Технология

1.1 Вибродиагностика

Контроль технического состояния энергомеханического оборудования может проводиться на остановленном, вскрытом и работающем агрегатах.

На остановленном и особенно на вскрытом агрегате имеются значительно большие возможности для оценки технического состояния и определения конкретного вида неисправности.

Однако, недостатком этих способов контроля, ограничивающих их широкое применение, является необходимость остановки агрегата, что далеко не всегда возможно в условиях эксплуатации.

В связи с этим особое место занимают методы диагностики на работающем оборудование. Наиболее широкое применение нашли методы акустической, вибрационной, магнитной памяти металла, параметрической диагностики и диагностика по анализу отработанного масла (трибодиагностика).

Метод вибрационной диагностики использует в качестве диагностической информации вибрацию работающего агрегата. Вибрационный сигнал является носителем информации о различных колебаниях узлов и деталей энергомеханического оборудования.

Всякое изменение характера взаимодействия его элементов приводит к отклонении параметров функционирования агрегата и, как следствие, к изменению сопровождающих его вибрационных сигналов.

Этот вид диагностики отличается от других методов технической диагностики рядом характерных особенностей и, прежде всего, многообразием физической природы вибрационных сигналов и высокой информативностью.

Способность предупреждать появление неисправностей выгодно отличает вибродиагностику от других методов диагностирования, позволяющих в основном контролировать состояние агрегата и обнаруживать неисправности.

По фактическим вибрационным сигналом определяют следующие состояния ЦНА:

- Состояние исправности, когда уровень вибрационного сигнала находиться в поле допуска эталонного спектра; эталон получают при замерах вибросигнала исправного ЦНА, работающего под нагрузкой на кустовой насосной станции в начале эксплуатации;

- Состояние удовлетворительной работоспособности, когда уровень вибросигнала может отличаться от эталонного уровня, что указывает на изменение режима работы ЦНА или зарождению дефектов, но которые оказывают значительное влияния на работоспособность агрегата;

- Предельное (предаварийное) состояния ЦНА, при котором дальнейшая эксплуатация может привести к поломкам узлов и деталей агрегатов.

Уровни допустимых значений вибраций представлены в приложение А. Спектр вибраций работающего ЦНА имеет весьма широкий диапазон, он зависит от множества факторов: частоты вращения ротора СД, элементов подшипников, зубчатых шестерен, подвижных элементов электродвигателя и насоса и др.

Диагностическими параметрами могут служить различные величины, в частности, пиковое значение (максимальная амплитуда), СКЗ (среднеквадратичное значение), среднее значение продетектированного сигнала, значение от пика до пика (размах), моменты спектральной плотности одномерных и многомерных законов распределения, различные комбинации количественных характеристик рабочих процессов и т.д.

Обработка полученной информации осуществляется на базе спектрального и автокорреляционного анализа, анализа методом накопления, разделения сигнала во времени, фильтрации сигналов и др.[1].

1.2 Спектральный анализ

Периодическая вибрация может быть представлена в виде спектра. В нем может быть одна составляющая или много кратных. Спектр удобен тем, что он делит вибрацию на составляющие с разными свойствами достаточно часто разной природы. Типовой спектр характеризуется большим количеством гармонических составляющих в области низких частот. По мере увеличения частоты гармонических составляющих становиться меньше и в области высоких частот они практически отсутствуют [1].

На реальном оборудование можно выделить множество каналов с различными характеристиками, определяющим способность пропускать, искажать и подавлять сигнал при его прохождение по каналу от источника возникновения к приемнику. Эту способность передачи сигналов необходимо учитывать для получения необходимой и достоверной информации [1].

Существует много частных методов проведения и анализа результатов диагностирования. Выбор той или иной методики при этом производится, исходя из специфики предметной области. Однако до сих пор не проанализированы, не классифицированы и не выработаны принципы назначения процессуально-аппаратных средств для проведения диагностики в рамках конкретных областей деятельности специалиста НК. Широкий выбор средств диагностирования, отсутствие стандартов и требований в области разработки программных продуктов для обеспечения процесса спектрального анализа привели к тому, что в конкретной ситуации специалист вынужден руководствоваться скорее второстепенными параметрами (цена, близость представительств дилеров разработчиков и др.), чем существенными характеристиками (возможность прогнозирования, добавления методик диагностирования и т.п.) таких систем. Среди российских фирм-разработчиков вибродиагностического ПО, обслуживающих НГДП, следует отметить:

- ИТЦ "Оргтехдиагностика": Виброник, Виброанализ-2.5, Программный тренажер по вибродиагностике ;

- ОАО "ДИАМЕХ-2000": ДИАМАНТ2;

- ООО НПП "Мера": ПП ПОС, WinPOS ;

Преобразование Фурье

Дискретное преобразование Фурье -- это одно из преобразований Фурье, широко применяемых в алгоритмах обработки сигналов, а также в других областях, связанных с анализом частот в дискретном (к примеру, оцифрованном аналоговом) сигнале. Последовательность N комплексных чисел x0, ..., xN?1 преобразовывается в последовательность из N комплексных чисел X0, ..., XN?1 с помощью дискретного преобразования Фурье по формуле:

(1)

(2)

где n=0, k=0, N-1.

где i - это мнимая единица. Обратное дискретное преобразование Фурье задается формулой.

На практике для выполнения преобразования используется быстрое преобразование Фурье.

Быстрое преобразование Фурье-быстрый алгоритм вычисления дискретного преобразования Фурье. Согласно этому алгоритму входная последовательность делится на группы (например, четные и нечетные отсчеты), и для каждой из них выполняется ДПФ, а затем полученные результаты объединяются. В итоге получается ДПФ входной последовательности - и существенная экономия времени [2].

1.3 Технические средства анализа вибрации

Общая структура систем измерения и анализа вибрации, будь то технические средства вибрационного контроля и защиты, вибрационного мониторинга или диагностики, включает в себя первичные измерительные преобразователи, согласующие устройства, линии связи, собственно средства анализа, базу данных (в простейшем случае - пороговые устройства) и средства (программы) обработки информации (см. рисунок 1).

Линии связи

ИП - измерительные преобразователи, УС - устройства согласования,

АН - анализатор, БД - база данных, СОИ - средства обработки информации.

Рисунок 1 - Структурная схема системы измерения и анализа вибрации

В зависимости от задач, решаемых с помощью приборов или систем измерения и анализа вибрации, к ним предъявляются различные технические требования. Существующие технические средства можно классифицировать следующим образом:

а) средства допускового контроля и аварийной защиты;

б) индикаторы состояния объектов контроля;

в) средства вибрационного мониторинга;

г) средства вибрационной диагностики;

д) исследовательские приборы и системы.

Все средства измерения и анализа вибрации используют измерительные вибропреобразователи, причем чаще других применяются пьезоэлектрические преобразователи виброускорения (акселерометры), оптические (лазерные) преобразователи виброскорости и токовихревые преобразователи относительного виброперемещения (проксиметры). Кроме них для обеспечения синхронных видов анализа вибрации часто используются либо оптические или токовихревые датчики оборотов, либо датчики тока (напряжения) синхронных электрических машин, в том числе генераторов электроэнергии. Для связи вибропреобразователя со средствами анализа используются линии проводной или беспроводной связи и согласующие устройства. В простейшем случае это предварительные усилители сигнала. Так, для пьезоакселерометров в зависимости от характеристик линии связи могут использоваться предварительные усилители напряжения, заряда или тока, причем достаточно часто для обеспечения высокой помехоустойчивости средств (особенно многоканальных) измерения и анализа вибрации предварительные усилители встраиваются в один корпус с акселерометром. В более сложных случаях согласующее устройство может выполнять функции предварительной фильтрации сигнала, в том числе антиалайзинговой, коммутации линий связи, преобразования сигнала в цифровую форму, а также ряд других.

Собственно анализатор является основой любого средства измерения и анализа вибрации, и может существовать как независимое устройство. В последнем случае могут предъявляться требования к характеристикам входных и выходных сигналов [3].

1.4 Мобильная измерительная система вибродиагностики

Мобильная измерительная система вибродиагностики представляет собой комплекс программных и технических средств, предназначенных для комплексного решения задач вибрационных исследований и вибродиагностики.

1.4.1 Состав мобильной измерительной системы вибродиагностики

В состав мобильной измерительной системы входят портативный прибор, обеспечивающий измерение и анализ вибрации в тяжелых промышленных условиях (Регистратор-Виброметр), компьютер с программами мониторинга (Программа регистрации и экспресс обработки MR-300. ( НПП «МЕРА»), программа обработки и анализа сигналов «WinПОС -Expert». (НПП «МЕРА») и программа вибродиагностики «Expert-VD» . (НТЦ «Тюме- ньинжиниринг»), содержащей базу данных и выполняющий ряд операций анализа сигналов и обработки результатов анализа, а также экспертная или автоматическая программа диагностики, обрабатывающая полученную диагностическую информацию и акселерометр.

Рисунок 2 - Структура мобильно-измерительной системы

Д - Акселерометр- датчик измеряющий значение виброускорения.

РВ - “Регистратор - Виброметр”- прибор не выполняющие функций анализа, а только собирающие временные сигналы вибрации.

ПК - персональный компьютер с расширенной диагностической программой и базой данных.

Функциональные возможности программ мониторинга приведены в приложение Б.

1.4.2 Принцип работы

“ Регистратор - Виброметр ” в режим виброметра принимают входные сигналы с акселерометра, интегрирует полученные значения и преобразуют их в цифровой. Набирает нужное количество измерений и производит вычисление среднего квадратичного значения виброскорости отображение на индикаторе.

В режиме регистратора “ Регистратор - Виброметр ” входные сигналы с акселерометра, преобразуют их в цифровой код и передают на персональный компьютер. На экране компьютера с помощью программ спектрального анализа можно просматривать форму сигналов, спектр, кепстр, фазу и т.д. Фильтрация, интегрирование, детектирование огибающей, вычисление спектра и другие преобразования осуществляются персональным компьютером.

В режиме регистратора “ Регистратор - Виброметр ” переходит при нажатии кнопки "Запись". “ Регистратор - Виброметр ” производит запись сигналов вибродатчика на жесткий диск персонального компьютера. “Регистратор - Виброметр ” может так же записывать вибросигналы на Flash-накопитель автономно без персонального компьютера. Всегда записывается виброускорение.

1.4.3 Описание датчика

Основными характеристиками вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение. Процесс преобразования смещения в скорость или скорости в ускорение эквивалентен математической операции дифференцирования. Обратное преобразование ускорения в скорость и скорости в смещение называется интегрированием. Сегодня можно проводить эти операции внутри самих измерительных приборов и легко переходить от параметров измерения к другим.

На практике, однако, дифференцирование приводит к росту шумовой составляющей сигнала, и поэтому оно редко применяется. Интегрирование, напротив, может быть осуществлено с высокой точностью с помощью простых электрических цепей. Это является одной из причин, почему акселерометры сегодня стали основными датчиками вибрации: их выходной сигнал можно легко подвергнуть однократному или двукратному интегрированию и получить либо скорость, либо смещение. Интегрирование, однако, непригодно для сигналов с очень низкой частотой (ниже 1 Гц), так как в этой области уровни паразитного шума чрезвычайно увеличиваются и точность интегрирования падает. Большинство имеющихся на рынке интеграторов правильно работают на частотах выше 1 Гц, что достаточно почти для всех приложений, связанных с вибрациями [4].

Вибропреобразователь типа ВК-310А представляют собой пьезоэлектрический акселерометр с согласующими усилителями и предназначены для применения в составе аппаратуры непрерывного вибрационного контроля, защиты и вибродиагностики турбоагрегатов, питательных насосов двигателей нефтеперекачивающих и газокомпрессорных станций, вибродиагностики электрических станций и других объектов.

Вибропреобразователь ВК-310А - первичный измерительный пьезоэлектрический преобразователь со встроенным предусилителем.

- Измеряемый параметр - виброускорение в рабочем диапазоне частот.

- На выходе формируется сигнал переменного напряжения, пропорциональный мгновенному значению виброускорения.

- Маркировка взрывозащиты 0ExiaIICT5 X.

- Поставляется со шпилькой М5, магнитом или в комплекте с изолирующим треугольником по заказу.

- Подключение через разъем типа РС-4ТВ или BNC, по заказу - подключение кабелем в металлорукаве через гермоввод.

- Материал корпуса: алюминиевый сплав.[6]

1.4.4 Корпус устройства “Регистратор - Виброметр ”

В качаестве корпуса устройства “Регистратор - Виброметр ” используется малогабаритный корпус фирмы Bopla (серия BOSS 900). Чертеж корпуса для прибора с указанием основных размеров представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Чертеж корпуса для прибора

Приборы в таких корпусах имеют отличный внешний вид и удобны в эксплуатации. Узкая нижняя часть корпуса позволяет уверенно держать прибор в руках, а в широкой верхней части достаточно места для дисплея. В корпусе размещаются две платы размером 70x140 мм. Объем корпуса можно увеличить, установив стандартную 10мм вставку. В корпусе имеется батарейный отсек для четырех пальчиковых гальванических элементов или аккумуляторов размера АА. Для корпусов этой серии выпускаются пленочные клавиатуры (ПК), которые устанавливаются в специальные посадочные места на лицевой панели. ПК могут быть рекомендованы к применению практически для всей гаммы приборной продукции. Благодаря клейкой основе на обратной стороне клавиатуры монтаж занимает считанные секунды. Подключение клавиатуры к печатной плате осуществляется посредством гибкого шлейфа [7].

1.4.5 Блок питания устройства “Регистратор - Виброметр ”

Блок питания прибора состоит из АБ, зарядного устройства для зарядки аккумуляторов (ЗУ), преобразователей напряжения DC/DC.

Обобщенная функциональная схема БП приведена на рисунке 4.

В блоке питания для зарядки аккумуляторов использован контроллер зарядного устройства MAX713, который позволяет заряжать никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы. ЗУ на микросхеме MAX713, представляет собой источник постоянного тока с ограничением по напряжению и таймером. ЗУ позволяет заряжать как единичный элемент, так и батарею, состоящую из нескольких аккумуляторов. Число заряжаемых аккумуляторов программируется через выводы PGM0 (выв.3 DD2) и PGM1 (выв.4 DD2). В описываемом устройстве микросхема сконфигурирована для зарядки четырех аккумуляторов. Для этого на вывод PGM0 подано напряжение питания микросхемы (+V), а на вывод PGM1 -- напряжение с минусового вывода аккумуляторной батареи (-BATT).



Рисунок 4 - Обобщенная функциональная схема БП

На микросхеме MAX1626 и полевом транзисторе собран понижающий ключевой преобразователь напряжения DC/DC. Микросхема MAX1626 представляет собой высокоэффективный контроллер понижающего преобразователя с выходным напряжением 3.3В. Работа преобразователя основана на том, что энергия порциями через низкоомный ключ подается на катушку индуктивности и накапливается в ней, а далее поступает на конденсатор. При этом выходное напряжение относительно входного понижается. Контроллер постоянно отслеживает выходное напряжение преобразователя через вывод «OUT». КПД преобразователя составляет 90-92%.

На вход преобразователя может подаваться напряжение от 3 до 14 вольт. Преобразователь работает от аккумуляторной батареи или от сетевого адаптера во время зарядки аккумуляторов. Микросхема MAX1626 позволяет построить DC/DC преобразователь с выходным током до 2 А. Максимальное значение выходного тока устанавливается резистором. В приведенной схеме максимальная величина тока нагрузки преобразователя равна 400 мА.

В разрабатываемом приборе, кроме напряжения +3,3 В, понадобятся и напряжение +5В для питания датчика, устройства согласования, ЖКИ и т.д. Широкое применение в современных устройствах нашли преобразователи постоянного напряжения на переключающихся конденсаторах. Они не требуют катушек индуктивности, поскольку в них для сохранения и передачи энергии используются керамические конденсаторы. Для получения необходимых дополнительных напряжений, в БП прибора были предусмотрены стабилизированный повышающий преобразователь напряжения на микросхеме MAX619 с выходным напряжением +5В [8],[9],[10].

1.4.6 Технические характеристики устройства “Регистратор-Виброметр”

Количество каналов, 1;

Количество АЦП в каждом канале, 1;

Динамический диапазон , 140 дБ (±0.05мкВ ±5В);

Скорость передачи данных на ПК, 64 Кбайт/с;

Частотный диапазон, 10 - 10000 Гц;

Стандарты разрешение FFT, 1600 и 3200 линий;

Диапазон входных напряжений измерительного канала, +5В;

Внешний интерфейс, USB 2.0;

Питание прибора, АА батареи или аккумуляторы, 4 шт.

2 Разработка микропроцессорной системы

2.1 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы

2.1.1 Состав микропроцессорной системы

Структурная схема микропроцессорной системы показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структурная схема микропроцессорной системы устройства

Данная микропроцессорная система состоит из следующих блоков: микроконтроллер, ОЗУ, аналого-цифровой преобразователь, устройство индикации и других.

Аналоговый сигнал с датчика поступает на вход аналого-цифрового преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой код, с которым оперирует микроконтроллер.

Микроконтроллер обращается к АЦП через адресное пространство ОЗУ. Считывает информацию с выходов АЦП, заносит ее в ячейку памяти ОЗУ.

ОЗУ служит для временного хранения информации, получаемой с датчиков, и промежуточных результатов расчетов микроконтроллера.

Программное обеспечение системы хранится в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве).

Программа, которая хранится в ПЗУ предусматривает следующие операции системы:

а) Вычисление времени между измерениями по оборотной частоте ротора и стандарту разрешения FFT;

б) Запись пакетов мгновенных значений виброускорения и виброскорости

в) Вычисление СКЗ виброскорости;

г) Индикация СКЗ виброскорости;

д) Управление аналогово-цифровым преобразованием аналогового сигнала;

е) Передача данных на ПК;

ж) Прием управляющих команд с ПК;

з) Запись данных на Flash-накопитель.

2.1.2 Адресация устройств

Адресное пространство распределено следующим образом.

Адреса 0000h-7FFFh принадлежат оперативному запоминающему устройству которое имеет емкость 32 килобайта.

Адрес 8000h принадлежит ячейки АЦП, в которой хранится мгновенное значение виброускорения.

Адреса 8001h принадлежит ячейки АЦП, в которой хранится мгновенное значение виброскорости.

2.2 Разработка алгоритма работы

Блок схема алгоритма работы приведена в приложении Г.

При включении системы происходит общий сброс системы. Программа начинается с инициализации системы. На этом этапе происходит настройка контроллера дисплея через последовательный - периферийный интерфейс (SPI), очистка ОЗУ (т.к. ОЗУ является энергонезависимой), настройка таймера на обслуживание подпрограмм записи пакета мгновенных значений виброускорения, настройка контроллера клавиш путем установки битов в специальных регистрах, настройка последовательного интерфейса UART и порта 4 в режим приемлемый для работы с хост-контроллером интерфейса USB, запись управляющих слов для настройки хост-контроллера интерфейса USB, настройка USB интерфейса.

После инициализации системы происходит запрос оборотной частоты ротора и стандарта разрешения FFT. Ввод этих данных через клавиатуру и корректируется в процессе работы через ПК урез интерфейс USB. После этого происходит выбор времени между измерениями.

Дальнейший алгоритм работы устройства обеспечивает функционирование четырех режимов.

Режимы работы:

а) Режим «виброметр»

В этом режиме происходит запись пакета цифровых кодов со второго канала АЦП (мгновенное значение виброскорости), после того как пакет собран вызывается подпрограмма вычисления среднего квадратичного значения виброскорости. Полученное значение умножается на коэффициент преобразования акселерометра, переводится в десятичную систему счисления и отображается на дисплее. Ели не установлены флаги «On-Line» или «Запись» процесс повторяется. В данный режим устройство переходит по умолчанию.

б) Режим записи на Flash-накопитель

После обнаружение подключенного Flash-накопителя происходит проверка флага «Запись», если флаг установлен то устройство переходит в режим записи на Flash-накопитель.

При переходе в данный режим автоматически происходит сброс флага «Запись». Далее происходит вызов подпрограммы записи пакета мгновенных значений виброускорения. Т.к. для проведения спектрального анализа используется стороннее ПО, формат пакета мгновенных значений виброускорения регламентирован разработчиками ПО мониторинга и диагностики.

Пакет состоит из 4096 или 8192 измеренных значений. Замеры значений виброускорения производятся через определенные промежутки времени, это условие выполняется с помощью встроенного таймера МК и контролируется с помощью сторожевого таймера, который также встроен в МК. Пакет передается на Flash-накопитель или ПК в виде CSV-файла.

Для этого перед передачей каждый элемент массива умножается на коэффициент преобразования акселерометра, переводится в десятичную систему счисления, преобразуется в ANSI-кодировку.

Первым передается байт 01h (начало заголовка), за ним следуют элементы массива, после завершения пересылки элемента массива, отсылается байт 3Bh (точка с запятой).

После того как все элементы массива были переданы отсылается байт 04h (перенос). Структура пакета показана на рисунке 6



Рисунок 6 - Структура пакета

Данные записываются на Flash-накопитель с помощью хост-контроллера USB. Управление хост-контроллера USB осуществляется через последовательный порт UART, путем пересылки команд и операндов в диспетчер команд. Система диспетчера команд хост-контроллера USB представлена в приложение Д.

в) Режим записи на ПК

После обнаружение подключенного ПК происходит проверка флага «Запись», если флаг установлен, то устройство переходит в режим записи ПК. При переходе в данный режим автоматически происходит сброс флага «Запись». Далее происходит вызов подпрограммы записи пакета мгновенных значений виброускорения. Процесс записи пакета мгновенных значений виброускорения и формат пакета передаваемого в ПК описан в предыдущем подпункте.

г) Режим «On-line»

После обнаружение подключенного ПК происходит проверка флага

«On-line», если флаг установлен, то устройство переходит в режим записи

«On-line». В данном режим происходит постоянная передача пакетов пакета мгновенных значений виброускорения.

2.2.3 Выбора параметров сигнала для диагностики по спектру

а) Число отсчетов

Современные акселерометры позволяют снимать с числом отсчетов от 256 до 8192 и более. Обычно, для более простого преобразования в спектр это число кратно степени 2. При этом в спектре получается 100-3200 линий, так как из-за проблем в преобразовании число линий в спектре делят не на 2, а на 2.56. [5].

Для точной диагностики по спектру выбрано число отсчетов равное 4096 и 8192. При данном числе отсчетов число линий в спектре равно 1600 и 3200 линий соответственно. Данные числа соответствуют стандартному ряду разрешение FFT (200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800 линий ). Это дает возможность использования большого выбора ПО для обработки полученных данных.

б) Верхняя частота спектра

Верхняя частота спектра выбирается так, чтобы получить 10-20-ю гармонику от оборотной частоты. Для 50 Гц (3000 об/мин) - это будет 1000 Гц . [5] Согласно [1], на БКНС используется ЦНА с синхронными электродвигателями типа СТД-4000, СТД-1600 и СТД-1250 частота вращения, которых равна 3000 об/мин, поэтому спектр с верхней частотой в 1000 Гц подойдет для диагностирования ЦНА.

в) Время между отсчетами

Выбор времени между отсчетами выбираются в соответствие с таблицей 1

Таблица 1 - Параметры сигнала для разных оборотов

Оборотная частота, Гц (об/мин)	Время между измерениями для получения 1600 линий, мс	Время между измерениями для получения 3200 линий, мс	Примерное время измерения, с
1 (60)	2	1	8
5 (300)	0.5	0.25	2
10 (600)	0.2	0.1	0.8
25 (1500)	0.1	0.05	0.4
50 (3000)	0.05	0.025	0.2
100 (6000)	0.02	0.01	0.08

2.3 Разработка функциональной схемы микропроцессорной системы

2.3.1 Сопряжение МК с индикацией

Для сопряжения МК с индикацией используется контроллер дисплея MAX7221 (рисунок 7).

Рисунок 7 - Функциональная схема сопряжения МК с индикацией

Схема состоит из микроконтроллера SMC, контроллера дисплея MAX7221 и блока индикации HG (рисунок 7). Контроллер управления клавиатурой позволяет разгрузить микроконтроллер от операций опроса клавиатуры и поддержки изображения на дисплее.

Передача управляющих сигналов между микроконтроллером SMC и контроллером дисплея MAX7221 осуществляется посредством SPI интерфейса (последовательный периферийный интерфейс).

Микроконтроллер SMC инициирует сеанс связи подачей низкого уровня на вход LOAD(CS) контроллера дисплея MAX7221. Оба респондента (ведущий и подчиненный) подготавливают данные к передаче в своем сдвиговом регистре, при этом на стороне микроконтроллера SMC генерируются также импульсы синхронизации на линии SCK. По линии MOSI осуществляется передача данных от микроконтроллера SMC к контроллеру дисплея MAX7221. По окончании передачи каждого пакета данных микроконтроллер SMC должен засинхронизировать контроллер дисплея MAX7221 путем подачи высокого уровня на линию LOAD(CS). Управление линией SS происходит не автоматически, данная операция должна быть выполнена программно перед началом сеанса связи.

Назначения линий МК AT89C5131:

P1.7/MOSI - линия передачи данных;

P1.6/SCK - сигнал синхронизации;

P1.1/SS - выбор устройства.

Назначения линий контроллера дисплея MAX7221:

SEG A-D, SEG DP - выбор сегмента;

DIG 0-7 - выбор индикатора;

DIN - параллельный вход;

CLK - вход тактовых сигналов;

Iset - установка максимальной яркости:

CS - выбор устройства [11].

2.3.2 Сопряжение МК с Flash-накопителем

Использование прямого соединения Flash-накопителя с МК через порт USB не представляется оправданным. Трудозатраты на то, чтобы организовать на микроконтроллере USB-хост будут многократно превосходить основную программу МК (как минимум потребуется написать драйвер для каждой модели Flash-накопителя, драйвер FAT таблицы (чтобы микроконтроллер знал о том как располагаются файлы на Flash-накопителе). Поэтому для сопряжение МК с Flash-накопителем необходимо использовать хост-контроллер USB порта.

Vinculum VNC1L - устройство со встроенной интегральной схемой хост-контроллера USB. При подключении запоминающих устройств большой ёмкости, таких как flash-накопители USB, Vinculum прозрачно работает с файловой структурой FAT, взаимодействуя через UART, параллельный FIFO или SPI интерфейс при помощи простого набора команд.

При использовании в качестве порта диспетчера команд интерфейса UART, VNС1L ожидает, что на его вывод CTS# будет подан низкий уровень. По умолчанию скорость передачи данных, используемая портом UART, составляет 9600 бод, хотя её можно изменить программно с помощью одной из команд порта диспетчера. Стандартный формат данных - 8 битов данных, 1 стартовый бит, 1 стоп-бит, без проверки чётности, с включенным аппаратным подтверждением связи (handshaking) RTS/CTS.

Если к USB-порту 2 микросхемы VNC1L подключен USB flash-накопитель, VNC1L просканирует его и выполнит подсчёт свободных секторов.

Это может занять некоторое количество секунд в зависимости от точного размера диска.

Во время этого процесса при нормальных обстоятельствах светодиод на USB flash-накопителе будет показывать активность. Также прошивка VNC1L выполняет сканирование корневого каталога в поисках файла обновления прошивки

Схема подключения хост-контроллера к МК показана на рисунке 8

TXD - Выход передаваемых асинхронных данных;

RXD - Вход принимаемых асинхронных данных

RTS# - Вход управления запросом передачи / сигнал управления установлением связи

CTS# - Вход готовности к приёму / сигнал управления установлением связи

Режим интерфейса ввода-вывода, задается перемычками на ACBUS5 (вывод 46) и ACBUS6 (вывод 47). Настройка схемы показана в Таблице 2.

Таблица 2 - Выводы выбора порта

ACBUS6 (вывод 47)	ACBUS5 (вывод 46)	Режим
1	1	Последовательный UART
1	0	SPI
0	1	Параллельный FIFO
0	0	Последовательный UART

Рисунок 8 - Схема подключения хост-контроллера к МК

ACBUS7 - Чтобы использовать кварцевый резонатор с частотой 12 МГц с VNC1L, на этот вывод необходимо подключить подтягивающий к земле резистор номиналом 47 КОм. Иначе, подключение на этот вывод подтягивающего к плюсу резистора номиналом 47 КОм выключит умножитель внутреннего тактового генератора, позволяя устройству тактироваться от внешнего тактового сигнала 48 МГц, подаваемого на вывод XTIN [12].

2.3.3 Сопряжение МК с ПК

«Сборщик данных» относится к классу HID-устройств. Согласно спецификации. Это предполагает ограничение скорости обмена до 64 Кбит/c, что значительно меньше, чем полня скорость USB-шины - 12 Мбит/c, хотя для заявленной задачи это вполне достаточно. Также ОС Windows 98/2000/XP имеют встроенные HID-драйверы, поэтому необходимость трудоемкой разработки драйвера отпадает.

Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В передаются по четырехжильному кабелю. Для передачи данных по шине используется дифференциальный способ передачи сигналов D+ и D- по двум проводам. Сигналы синхронизации и данные кодируются по методу NRZI. В этой кодировке логическая «1» представлена неиз-менным уровнем на протяжении битового интервала, а логический «0» представляет собой смену уровня на противоположный на протяжении битового интервала.

Для низкоскоростных и полноскоростных устройств дифференциальная "1" передается путем подтяжки линии D+ к напряжению более 2,8 В, а линии D-- к напряжению менее 0,3 В. При этом линии D+ и D-- терминированы на стороне хоста (нисходящего потока) резисторами 15 кОм¹, подключен-ными к земле. Скорость, используемая устройством, подключенным к кон-кретному порту, определяется хабом по уровням сигналов D+ м D--, сме-щаемых нагрузочными резисторами приемопередатчиков: устройства с низкой скоростью "подтягивают" к высокому уровню линию D--, с полной -- D+. Подключение LS-устройства показана на рисунке 9.



Рисунок 9 - Подключение LS-устройства

Дифференциальный 0 передается путем подтяжки линии D+ к напряжению менее 0,3 В, а линии D- к напряжению более 2,8 В. Приемник определяет дифференциальную единицу только в том случае, когда напряжение на ли-нии D+ больше на 200 мВ, чем на линии D--, а дифференциальный 0 -- когда напряжение на линии D+ меньше на 200 мВ, чем на линии D-.

Контроллер АТ89С5131 содержит специальный аппаратный модуль, кото-рый позволяет микропроцессору обеспечивать обмен данными по USB-интерфейсу. Для этого необходимы опорные синхроимпульсы с частотой 48 МГц, которые вырабатываются контроллером синхронизации, описанном в разделе "контроллер синхронизации" полного описания микроконтроллера. Эти синхро импульсы используются для формирования 12 МГц тактовых импульсов из принятого дифференциального USB потока данных и передачи данных на высокой скорости, соответствующей требованиям к USB устройствам. Восстановление синхроимпульсов выполняется цифровой системой ФАПЧ (DPLL).

Блок автоматов последовательного интерфейса (SIE) выполняет NRZI кодирование и декодирование, вставку бита, формирование битов проверки на четность (CRC кодирование и декодирование) и последовательно-параллельное преобразование данных.

Универсальный функциональный интерфейс (UFI) контролирует интерфейс между потоком данных и двухпортовой памятью, а также интерфейс непосредственно с C51 вычислительным ядром.

Структурная схема аппаратной части USB контроллера показана на рисунке 10.

Рисунок 10 - Структурная схема аппаратной части USB контроллера

Контроллер синхронизации

USB контроллер синхронизации тактируется деленными синхро импульсами системы ФАПЧ. Коэффициент деления задается битами USBCD1:0 регистра в USBCLK. На рисунке 47 показан USB контроллер синхроимпульсов и формула для расчета коэффициента деления. Частота USB контроллера синхронизации всегда должна равняться 48 МГц.

Структурная схема USB задающего генератора показана на рисунке 11.

Рисунок 11 - USB задающий генератор

Автомат последовательного интерфейса (SIE)

SIE выполняет следующие функции:

- NRZI кодирование и декодирование данных

- Вставку и извлечение бита

- CRC кодирование и декодирование

- Автоматическое формирование сигналов ACK и NACK

- Идентификацию типа передатчика

- Контроль адресов

- Восстановление синхроимпульсов (при помощи DPLL)

Функциональный интерфейсный модуль (UFI) обеспечивает интерфейс между микропроцессорами и SIE. Он управляет обменом на пакетном уровне с минимальными программными затратами, выполняющими запись и считывание FIFO-буфера конечной точки [13].

2.3.4 Подключение клавиатуры

Контроллер АТ89С5131 содержит интерфейс подключения клавиатуры с генерацией прерывания на порте P1 (8 разрядов). Интерфейс клавиатуры работает с ядром C51 через 3 специальных регистра функции: KBLS, регистр выбора уровня клавиатуры, KBE, регистр разрешение прерывания, и KBF, регистр флага клавиатуры. Схема интерфейса клавиатуры показана на

рисунке 12.

Рисунок 12 - Схема интерфейса клавиатуры

Входы рассматриваются как 8 независимых источников прерывания. Прерывание маскируются битом в регистре KBE (KBE в IEх). Каждый вход способен обнаружить нажатия клавиши, если на вход поступает или высокий, или низкий уровень в течение 24 периодов резонатора. Если KBLS.x установлен то вход реагирует на высокий уровень, если же KBLS.x сброшен то вход реагирует на низкий уровень. При обнаружении уровня устанавливается флаг KBF.x, который может быть замаскирован программным обеспечением, через биты KBE.x [14].

2.4 Разработка принципиальной схемы микропроцессорной

Данная система разработана на основе ОМЭВМ AT89C5131 (Atmel). Микроконтроллер - устройство, предназначенное для выполнения вычислительных операций, формирования сигналов управления, выполненная на одном кристалле. Принципиальная схема микропроцессорной системы приведена в приложении Е.

Спецификация элементов приведена в Приложение И.

2.4.1 Микроконтроллер AT89C5131 (Atmel)

Микроконтроллер AT89C5131 содержит все узлы, необходимые для автономной работы:

а) Ядро 80C52X2 (6 тактов на инструкцию)

- максимальная частота ядра 40 МГц в режиме X1

- двойной указатель данных

- полнодуплексный улучшенный УАПП( УУАПП)

- три 16-разрядных таймера-счетчика: T0, T1 и T2

- 256 байт сверхоперативной памяти

- 32-кБ встроенной флэш-памяти с внутрисхемным программированием через USB или УАПП

- 4 кБ ЭППЗУ для загрузочного сектора (3 кБ) и данных (1 кБ)

- Встроенное расширенное ОЗУ (XRAM): 1024 байт

б) Модуль USB с прерыванием на завершение передачи

- Конечная точка 0 для управления передачей : 32 байтный буфер FIFO

- 6 программируемых конечных точек с направлениями ввода и вывода и с режимами передачи: массовый, прерывающийся и изохронный

а) Конечные точки 1, 2, 3: 32-байтный буфер FIFO

б) Конечные точки 4, 5: размер буфера FIFO 2 x 64-байта с двойной буферизацией (режим Ping-pong)

в) Конечная точка 6: 2 x 512-байтный буфер FIFO с двойной буферизацией ( режим Ping-pong)

- Прерывания по приостановке/возобновлению

- Сброс при подаче питания и сброс USB шины

- Генерация 48 МГц схемой ФАПЧ для полноскоростного функционирования шины

- Разъединение USB шины по запросу микроконтроллера

в) 5 канальный программируемый счетный массив (PCA) с 16-разрядным счетчиком, быстродействующим выходом, сравнением/захватом фронтов, функциями ШИМ и сторожевого таймера

г) Программируемый сторожевой таймер (однократно разрешает после сброса): от 50 мс 6 с при 4 МГц

д) Интерфейс подключения клавиатуры с генерацией прерывания на порте P1 (8 разрядов)

е) SPI интерфейс (режим главный/подчиненный)

ж) 34 линии ввода-вывода

з) 4 вывода для подключения светодиода с программируемым источником тока : 2-6-10 мА типично

и) 4-уровневая система прерываний с приоритетами (11 источников)

к) Режимы холостого хода и экономичный

л) Встроенный генератор 0…32 МГц с аналоговой схемой ФАПЧ для синтеза 48 МГц

м) Стабилизатор напряжения и выход опорного источника : 3.3В/4 мА

Система команд MCS-51 содержит 111 базовых команд с форматом 1,2 или 3 байт. Реализована побитовая, потетрадная (4 бита), побайтовая (8 бит) и 16-разрядная обработка данных. Двухбайтовые данные используются только регистром-указателем (DPTR) и счетчиком команд (РС). Следует отметить, что регистр-указатель данных может быть использован как двухбайтовый регистр DPTR или как два однобайтовых регистра специального назначения DPH и DPL. Счетчик команд всегда используется как двухбайтовый регистр. Набор команд MCS-51 имеет 42 мнемонических обозначения команд для конкретизации 33 функций этой системы.

Блок-схема микросхемы показано на рисунке 13. Условное графическое обозначение микросхемы показано на рисунке 14.

Рисунок 13- Блок-схема микросхемы



Рисунок 14 - Условное графическое обозначение микросхемы

Технические характеристики AT89C5131:

- число выводов - 48;

- питание - +3В - +3.6В;

- тактовая частота 12-40 МГц;

- потребляемая мощность - 0,2 Вт;

- диапазон рабочих температур - -40 - +85 С (промышленная версия) ;

- число портов ввода-вывода 5;

- разрядность шины данных - 8;

- разрядность шины адреса - 16;

Корпуса: PLCC52, VQFP64, MLF48, SO28 [14].

2.4.2 Микросхема контроллера дисплея MAX7221 (Maxim)

Микросхема MAX7221 являются компактным драйвером светодиодных индикаторов с общим катодом с последовательным интерфейсом ввода/вывода, предназначенными для согласования микропроцессора с 7-ми сегментными цифровыми LED индикаторами, состоящими из 8-ми разрядов и менее, графическими дисплеями, или с 64 отдельными светодиодами. Микросхема содержит встроенный BCD декодер кода - B, цепи сканирующего мультиплексирования, драйверы сегментов и разрядов, и статическую RAM 8 х 8, которая хранит значение каждого разряда. Для установки тока всех сегментов LED необходимо подключение всего одного внешнего резистора. Микросхема MAX7221 совместима со стандартами SPI™, QSPI™, и Microwire™, и имеет ограниченную скорость нарастания напряжения драйверов сегментов для снижения излучения EMI.

Удобный 3-х проводной последовательный интерфейс согласуется со всеми распространенными микропроцессорами. Каждый из разрядов индикатора имеет независимую адресацию и его содержимое может быть обновлено без необходимости перезаписи всего индикатора. Микросхема MAX7221, также, позволяют пользователю определять режим декодирования каждого разряда («декодирование кода - В», или «не декодировать»).

Устройства имеют режим отключения/ Shutdown с потребляемым током 150 мкА, аналогового и цифрового управления яркостью, ограничитель сканирования сегментов от 1 до 8, и тестовый режим, принудительно включающий все LED сегменты [11].

2.4.3 Микросхема хост-контроллера Vinculum VNC1L (FTDI)

VNC1L - микросхема двухканального USB хост-контроллера, содержащую необходимые USB-интерфейсы, 8/32-разрядное V-MCU-ядро, 4KB SRAM-памяти данных и 64KB Flash-памяти программ. При подключении к VNC1L таких внешних запоминающих устройств, как USB Flash-накопители, контроллер прозрачно взаимодействует с файловой системой FAT, оперируя через UART, SPI или параллельный FIFO-интерфейс с помощью собственного простейшего набора команд. Каждый их двух USB-портов может быть отдельно сконфигурирован для выполнения функций хоста/устройства с помощью микропрограммы во внутренней Flash-памяти.

Аппаратные характеристики, блок-схема микросхемы хост-контроллера Vinculum VNC1L представлены в приложение Ж.

2.4.4 Микросхема ADC08062 (National Semiconductor)

Микросхема ADC08062 - аналого-цифровой преобразователь, предназначен для преобразования аналоговых сигналов с датчика в 8 - разрядный цифровой код. Имеет 2 мультиплексированных входа подключения аналогового сигнала. Она построена таким образом, что АЦП обеспечивает основные условия сопряжения с МК, а именно:

а) длина цифрового слова (число разрядов) на выходе преобразователя соответствует длине слова базовых типов отечественных БИС МК;

б) управление его работой осуществляется непосредственно по сигналам от МП с минимальными аппаратными и программными затратами;

в) временные характеристики АЦП хорошо совпадают с временными характеристиками большинства типов БИС МК;

г) цифровые выходы преобразователя допускают подключение ко входным портам и шине данных МК.

По отношению к МК микросхема АЦП может использоваться как статическая память с произвольной выборкой, память со считыванием.

Логические схемы управления и синхронизации регламентируют весь процесс преобразования и согласования АЦП с внешними устройствами. С их помощью при появлении внешних сигналов и формируются сигналы внутреннего управления: сброс, начала преобразования, управление буферным регистром и выходным сигналом .

По сигналу сброса АЦП устанавливается в исходное состояние, при котором в РПП записан код 10...00. По сигналу начала преобразования запускается внутренний асинхронный ГТИ, обслуживающий процесс преобразования и обмена данными.

При временном совпадении сигналов , и формируется сигнал управления регистром с логикой на три состояния. Внутренний ГТИ построен таким образом, что по сигналу запуска первый же отрицательный перепад ТИ устанавливает старший разряд в соответствующее состояние, после чего без дополнительных временных затрат начинается обработка информации во втором разряде и т. д.[15].

2.4.5 Микросхема ОЗУ FM18L08 (RamTron)

В качестве ОЗУ выбрана микросхема FM18L08, суммарной информационной ёмкости 32 Кбайт. В микросхему интегрирован регистр-защелка для фиксации адреса, адрес фиксируется по спаду сигнала на входе СЕ. ОЗУ предназначено для временного хранения данных - управляющих слов, принятых с верхнего уровня и показаний, снятых с датчика [16].

2.4.6 Микросхема преобразователя логического уровня SN74LVCC3245A-EP (Texas Instr.)

Прибор с двумя напряжениями питания разработан для асинхронной передачи между двумя шинами или приборами, работающими при различных напряжениях питания. Этот прибор используют два напряжения питания: VCCA, чтобы обеспечить интерфейс со стороны А и VCCD, чтобы обеспечить интерфейс со стороны D. В двунаправленных преобразователях уровня данные передаются от А к D или от D к А в зависимости от уровня логического сигнала на выводе DIR. В приборах, имеющих вход сигнала управления активностью (OE) шины А и D переходят в высокоомное состояние, если на вход OE подан неактивный сигнал [17].

2.5 Расчет потребляемой мощности и выбор питания

Расчет потребляемой мощности системы производится по формуле:

P_пот.max = P_Д + P_А, (3)

где P_Д - суммарная мощность, потребляемая всеми микросхемами устройства, P_А - суммарная мощность, потребляемая всеми аналоговыми элементами.

Таблица 3 - Потребляемая мощность элементов

Наименование	Назначение	Количество	P MAX, Вт
AT89C5131	SMC	1	0,4
FM18L08	SRAM	1	0,23
MAX7221	KD	1	0,34
КР531ЛЕ7	HG	1	0,15
ADC08062	A/D	1	0,23
MCP6021	Операц.усилит.	1	0,17
SSOP-B14	Лог.элем. «или»	1	0,18
ОМЛТ 0,125	Резисторы	20	20х0,125
K21-9	Конденсаторы	12	12х0,125
SN74LVCC3245A-EP	Преобр. лог. уровня	1	0,15
Vinculum VNC1L	Хост-контроллер	1	0,4
PСУММ, Вт	5,5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате данной выпускной работы была спроектирована мобильная измерительная система вибродиагностики. А именно:

- Разработана структурная схема микропроцессорной системы;

- Разработаны принципиальные схемы микропроцессорной системы;

- Разработаны алгоритм работы системы для контроллера

- Выбрано ПО мониторинга и диагностики, совместимое с разработанной микропроцессорной системой.

Работа над проектом показала следующие пути улучшения: разработку новых технологий и алгоритмов, изменение принципиальной схемы системы путем использования современных микросхем и микросхем с большей степенью интеграции.

Приложение А

Уровни допустимых значений вибраций

Таблица А - Уровни допустимых значений вибраций

Качественная оценка технического состояния агрегата	Линейный уровень среднего квадратического значения виброскорости для машин с упругой установкой (мм/сек)
Хорошо			до 7,0
Удовлетворительно	От	7.1	до 11,2
Еще допустимое	От	11,3	до 18,0
Недопустимо		Свыше	18,0