Анализ характеристик и обеспечение надежности систем автоматизации робота с управлением по RC

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 1

Изготовление робота, дистанционно управляемого с помощью пульта от телевизора и умеющего самостоятельно обходить препятствия, доступно даже юному радиолюбителю. А изучив его программу, написанную на самом доступном из языков высокого уровня - Бейсике, он освоит азы программирования и в дальнейшем сам её совершенствовать, добавляя игрушке всё больше «интеллекта».

Достоинство предлагаемой конструкции - минимальное число деталей и простота изготовления. Робот «понимает» подаваемые с помощью ИК ПДУ только одного, зато самого распространённого формата RC-5, поэтому для управления им подойдёт пульт почти от любого телевизора или другого бытового электронного прибора. О командах этого формата, представляющих собой закодированные соответствующим образом пачки ИК импульсов, следующих с частотой 36 кГц. Электронный блок робота построен на недорогом и доступном микроконтроллере АТ90S2313. Схема блока изображена на рис 1.

Микроконтроллер DD1, анализируя команды, принятые модулем ИК приёмника В1, и состояние контактных датчиков препятствий SF1, SF2, формирует сигналы управления электродвигателями М1-М3, светодиодом HL1 и звуковой сигнал, который после усиления транзистором VT1воспроизводит звукоизлучатель НА1. Принимаемые и формируемые сигналы распределены по выводам микроконтроллера исходя из удобства разводки печатной платы.

Микросхемы DA1 и DA2 - драйверы электродвигателей устроены так, что подключённый к выходам OUT1 и OUT2 двигатель работает только при условии, что логические уровни сигналов, поданных на входы IN1 и IN2 драйвера, противоположны. В зависимости от того, на каком из входов уровень высокий, а на каком низкий, вал двигателя вращается в разные стороны. В рассматриваемом случае двигатели должны быть подключены так, чтобы высокий уровень на входе IN1 и низкий на входе IN2 драйвера соответствовал движению робота вперёд.

Если на оба входа драйвера поданы сигналы высокого уровня, выводы двигателя фактически соединены между собой. В таком «короткозамкнутом» состоянии двигатель превращается в эффективный тормоз и робот резко останавливается.

Наконец, когда оба уровня низкие, выходы драйвера переведены в высокоимпедансное (полностью отключённое) состояние. Вал разогнанного ранее двигателя продолжает некоторое время вращаться по инерции, а робот - двигаться в прежнем направлении до полной остановки.

Двигателем М3, предназначенным для создания дополнительных эффектов (вращения прожектора или «радиолокатора», приведение в действие механической «руки»), управляет электронный ключ на транзисторе VT2. Его можно только включить или выключить.

Исходные данные для расчета параметров надежности приведены в таблице 1.

Таблица 1

Качественные критерии надежности:

1) Интенсивность отказов:

? = *+* … *

где: , , - интенсивность отказов элементов схемы , , - количество элементов каждого типа в схеме.

2) Вероятность безотказной работы в течение определенного времени:

робот безотказный резонатор транзистор

P(t) =

где: e - основание натурального логарифма, t - время нормальной работы изделия

3) Вероятность отказа в течении определенного времени:

Q(t) = 1 - P(t)

4) Средняя наработка до первого отказа:

= 1/?

Расчет интенсивности отказов:

? = л*n,

где: ? - интенсивность отказов; л - средняя интенсивность отказов равнонадежных элементов схемы; n - общее количество элементов

Расчет интенсивности отказов резисторов:

= * = 0,04*7 = 0,28* 1/ч

Расчет интенсивности отказов конденсаторов:

= * = 0,36*6 = 2,16* 1/ч

Расчет интенсивности отказов диодов:

= * = 0,2*1 = 0,2* 1/ч

Расчет интенсивности отказов транзисторов:

= * = 0,5*2 = 1* 1/ч

Расчет интенсивности отказов триггеров:

= * = 0,01*1 = 0,01* 1/ч

Расчет интенсивности отказов операционных усилителей:

= * = 0,038*2 = 0,076* 1/ч

Расчет интенсивности отказов ключей:

= * = 0,05*2=0,1* 1/ч

Расчет интенсивности отказов кварцевого резонатора:

= * = 0,02*1=0,02* 1/ч

Расчет интенсивности отказов фотодатчика:

= * = 1,5*1=1,5* 1/ч

Расчет интенсивности отказов звукоизлучателя:

= * = 0,0075*`=0,0075* 1/ч

Расчет интенсивности отказов пайки волной:

= * = 0,01*80 = 0,8* 1/ч

Расчет интенсивности отказов платы печатной:

= * = 0,1*1 = 0,1* 1/ч

Расчет интенсивности отказов всего устройства:

= +++++++++ =(0,28+2,16+0,2+1+0,01+0,076+0,1+0,02+1,5+0,0075+0,8+0,1)* = 8,183* 1/ч

Вероятность безотказной работы всего устройства:

P(t) = P(1000 ч) = 0,991 P(8760 ч) = 0,93 (1 год = 8760 ч)

Вероятность отказа в течении определенного времени:

Q(t) = 1 - P(t) Q(1000 ч) = 0,00816 Q(8760 ч) = 0,06918 (1 год = 8760 ч)

Время наработки на отказ всего устройства:

= 1/? = 122 204,57 ч

Общие рассчитанные параметры в таблице 2

Таблица 2

Размещено на Allbest.ru