Введение 10
1 Обзор литературы 12
1.1 Назначение разрабатываемого устройства 12
1.2 Описание датчика МС 13
1.3 Формат передачи МЦ 16
1.4 Микроконтроллер 16
2 Составление структурной схемы 19
3 Выбор элементной базы 20
3.1 Выбор микроконтроллера и его характеристики 20
3.2 Выбор АЦП и его характеристики 22
3.3 Выбор EEPROM и её характеристики 24
3.4 Выбор DC/DC преобразователя и его характеристики 26
4 Разработка полной принципиальной схемы 27
4.1 Расчет для схемы светодиодов 28
4.2 Расчет для схемы оптопары 29
5 Разработка программы микроконтроллера 30
6 Разработка печатной платы 31
7 Описание работы прибора 33
8 Способ крепления прибора 35
9 Расчет надежности и экспериментальная часть 38
10 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 49
10.1 Введение 49
10.2 Технико-экономическое обоснование работы 50
10.3 Планирование работы во времени 50
10.4 Расчет себестоимости устройства 52
10.5 Расчет затрат на эксплуатацию 57
10.6 Экономическая эффективность 60
11 Социальная ответственность 61
11.1 Производственная безопасность. 61
11.2 Экологическая безопасность. 68
11.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 69
11.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 70
Заключение 73
Conclusion 74
Список использованных источников 75
Приложение А ФЮРА.421215.016 ЭЗ Схема
электрическая принципиальная 77
Приложение Б Текст программы 78
Приложение В ФЮРА.421215.016 Плата печатная 81
Приложение Г ФЮРА.421215.016 МЧ Крышка задняя 82
Приложение Д ФЮРА.421215.016 МЧ Пластина
крепежная 83
Важнейшая задача современной науки и техники - повышение эффективности промышленного производства, поэтому за последние годы в области электроники наметилась тенденция к стремительному развитию. В наше время появилась возможность приобрести микросхему, которая выполняет различные функции и служит для достижения многих целей.
Одним из наиболее важных достижений современной микроэлектроники является создание универсальных микросхем - микроконтроллеров. Они способны выполнять практически любые операции, необходимые пользователю, благодаря чему применяются в самых разных сферах.
Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными.
Микроконтроллеры представляют собой эффективное средство автоматизации разнообразных объектов и процессов.
Акционерное общество (АО) «Сибирский Химический Комбинат» (СХК) - предприятие с высоким уровнем технологического процесса. Основной продукцией является обогащенный уран, используемый в качестве топлива для отечественных и зарубежных атомных электростанций.
Кроме того, АО «СХК» занимается производством стабильных изотопов для применения в медицине, для научных исследований и для других промышленных отраслей народного хозяйства.
Способ разделения и обогащения применяемый на предприятии - газоцентрифугирование. Основным разделительным элементом является газовая центрифуга. В процессе эксплуатации газовых центрифуг необходимо регистрировать давление в технологической линии.
Для контроля этого параметра на заводе разделения изотопов применяются различные типы устройств: датчик манометр секционный (МС) на старых магистралях или манометр цифровой (МЦ) на новых. Но так как датчики МС на заводе в достаточном количестве, предполагается отказаться от установки датчиков МЦ, где это возможно. Поэтому необходимо обеспечить преобразование аналогового сигнала поступающего с датчика МС в двоично-десятичный код (измеренного давления) и дальнейшую его передачу по ИРПС порту в логическую стойку.
Создание датчика с электронным преобразователем приведёт к сокращению затрат, связанных с закупкой датчиков МЦ. Что позволит значительно улучшить технико-экономические показатели производства.
В результате дипломной работы предполагается получить работоспособное устройство для замены датчика МЦ.
Для достижения поставленной цели необходимо произвести обзор литературы, на основании которого будет составлена структурная схема, которая позволит выбрать наиболее оптимальное решение по выбору структуры устройства. Далее нужно опираясь на структурную схему разрабатывается принципиальная схема, где окончательно определяется элементная база. Так как разрабатываемый датчик с электронным преобразователем содержит в своей основе микроконтроллер, то для него необходимо разработать алгоритм работы и программу.
Затем необходимо разработать печатную плату преобразователя и конструкцию крепления в логическую стойку. После необходимо будет произвести сборку устройства и создать описание работы преобразователя.
Провести метрологические испытания, из проведенных испытаний можно судить о работоспособности датчика с электронным преобразователем. Дальше произвести расчет экономической части.
В результате выполнения дипломной работы разработано устройство, с помощью которого можно обеспечить преобразование аналогового сигнала (измеренного давления) в двоично-десятичный код и его передачу по ИРПС порту в логическую стойку, которое полностью удовлетворяет требованиям поставленной задачи.
При разработке устройства были выполнены следующие этапы. Произведен обзор литературы, в котором рассмотрено взаимодействие, протекающие в логической стойке и датчиком. Приведено описание датчика. На основании обзора была составлена структурная схема с учётом всех особенностей разрабатываемого устройства, которая позволила выбрать наиболее оптимальное решение по выбору структуры устройства.
Дальше осуществлялся выбор элементной базы, этот этап имеет большое значение для дальнейшей работы. Так как определяется, что будет входить в состав будущего устройства. Это микроконтроллер AT89C4051 фирмы Atmel, АЦП LTC1298 фирмы Linear Technology, EEPROM AT24C04A фирмы Atmel, DC/DC преобразователь RE-1205S фирмы RECOM. Затем была разработана принципиальная схема, где окончательно определился состав элементной базы электронного преобразователя.
Дальше производился расчет экономической части, а именно расчет себестоимости работы, годовых затрат на эксплуатацию устройства и экономической эффективности. Был проведен анализ безопасности работы.
Можно сделать вывод что, разработанный прибор можно использовать для замены цифровых манометров.
Данное устройство приведёт к сокращению затрат, связанных с закупкой цифровых манометров. Что позволит значительно улучшить технико-экономические показатели производства.
