Введение
1Общие сведения об анализе и диагностике схем
2Выбор инструментов
2.1Плата микроконтроллера
2.2Программная среда
3Сборка схемы и написание программного обеспечения для снятия
напряжений и токов с элементов
3.1Считывание напряжения с элементов схемы при помощи
микроконтроллера Atmega328p
3.2Считывание силы тока со схемы
3.3Анализ готовых решений
3.4Разработка программы для работы платы в режиме осциллографа
3.5Тестирование работы осциллографа
4Передача и хранение полученных со схемы данных
4.1Разработка программы для передачи данных на компьютер
4.2Автоматизация запуска программного обеспечения
4.3Сортировка и группировка значений
4.4Разработка интерфейса для хранения данных
5Разработка программы для диагностики работы схемы
Заключение
Список используемой литературы
Несмотря на то, что контролю качества изделий электроники в настоящее время уделяется большое внимание, отказы отдельных компонентов или целых систем продолжаются.
Снимать показания и анализировать поведение электронных устройств необходимо для предотвращения поломок или определения их причин с дальнейшей оперативной передачей обратной связи производителю. Современный рынок требует электронные устройства высокой надежности.
Чтобы гарантировать надежность, нужно анализировать электронный компонент не только на стадии проектирования и производства, но и после начала выполнения им своих функций [4].
Как правило, в контрольных точках схемы известны номинальные значения напряжений или есть возможность произвести их с приемлемой точностью. Поэтому сравнив эти значения с реальными, полученными со схемы, можно оценить состояние электронного компонента. Однако такой подход к диагностике не всегда подходит, есть системы, выход из строя которых, может даже нанести вред человеку, поэтому особенно важно уметь спрогнозировать поломку заранее, используя полученные данные и сравнив их с данными, полученными в другой промежуток времени с этой же схемы.
Прогнозирование узлов, работающих по принципам механики, активно применяется уже достаточно долго. Но электронные системы сложнее поддаются анализу, потому что в основном меняют свои свойства не постепенно как в механике, а скачкообразно.
Надежность — это способность продукта или системы работать в соответствии с назначением (т. е. без сбоев и в установленных пределах производительности) в течение определенного времени в среде своего жизненного цикла. Диагностика работоспособности схемы и электрические показания, полученные до выхода элемента из строя, позволяют больше говорить о характере поломки и дают дополнительные возможности в предотвращении повторных поломок на этом или аналогичном компоненте.
Так как современное электронное оборудование становится все более сложным, отказы в отдельных компонентах приводят к сложным отказам всей системы. Анализ отказа без учета этих факторов может привести к ошибочным корректирующим действиям.
Отказы компонентов происходят из-за механических, тепловых, экологических, тепловых, электрических, упаковочных факторов и факторов старения. Важно знать все подробности и причины.
Механическое разрушение печатной платы включает в себя упругую и пластическую деформацию, зарождение и распространение разрушения. Деформация — это просто искажение, которое может изменить форму и размер объекта. Она бывает двух видов: эластичная и пластичная. Эластичная деформация носит временный характер и исчезает после устранения внешних сил. Однако пластическая деформация является постоянной и сохраняет искажение даже после устранения внешних сил, вызывающих напряжение.
Термическое разрушение происходит, когда компонент нагревается выше его критических температур. Это может привести к возгоранию.
Также возникает ситуация, когда элемент цепи выходит из строя в результате пробоя. Одной из причин подобного поведения может служить неправильная эксплуатация
Реальные сигналы, такие как температура, давление, положение обычно обрабатываются аппаратной цепочкой сигналов. Такая цепь включает в себя аналоговую электронику, преобразование в цифровые данные и дальнейшие операции цифровой обработки. Обработка и анализ таких сигналов способствует предотвращению поломок.
В данной работе разработана система сбора, передачи и хранения напряжения и токов, протекающих в электронных схемах с целью дальнейшего анализа и определения работоспособности схемы.
В рамках выполнения магистерской диссертации была разработана система диагностики электроники, включающая в себя две связанные части, первая из которых направлена на сбор, передачу и хранение данных с электронной схемы, а вторая - на анализ полученных данных с целью определения работоспособности схемы.
Во введении проанализировано текущее состояние проблемы диагностики и прогнозирования поломок в электронике и отмечена актуальность разработки систем диагностики.
Первый раздел посвящен общим сведениям об анализе и диагностике схем, необходимости снятия тех или иных электрических параметров и тому, какие выводы можно сделать по известным значениям токов и напряжений.
Второй раздел посвящен выбору комплектующих для выполнения магистерской диссертации и обоснован выбор программных и электронных средств, используемых в данной работе.
В третьем разделе была реализована связь микроконтроллера с датчиком тока и написано программное обеспечение для снятия напряжений и токов с элементов схемы. Проанализированы готовые решения в этой области и подробно описаны их преимущества и недостатки. Протестирована собственная реализация выполнения данной задачи.
В четвертом разделе написано программное обеспечение для передачи и хранения полученных со схемы данных. Обоснован выбор инструментов, используемых для написания программного кода и сбора электронной схемы. Произведен анализ способов автоматизации запуска программы. Реализован и обоснован способ автоматизирован запуска программы для считывания напряжений и токов со схемы при помощи командной строки компьютера. Разработан веб-интерфейс для хранения данных. Продемонстрирован способ загрузки и чтения данных при помощи интерфейса.
В пятом разделе описан процесс разработки новой страницы сайта, реализующей анализ загружаемых значений. Написано программное обеспечение, которое самостоятельно проводит сравнение двух загруженных временных зависимостей, путем попарного сравнения значений, соответствующих одинаковым временным промежуткам. Приведены результаты анализа исправных и неисправных схем, приведено обоснование заключений по поводу работоспособности схемы. Результаты анализа представлены в виде графиков и численных значений отклонений между снятыми со схемы показаниями.
Таким образом, результатом выполнения магистерской работы является исправно работающая система сбора, хранения и передачи электрических данных, предназначенная для определения работоспособности электронных схем и отдельных компонентов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
