БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра РЭА
РЕФЕРАТ
на тему:
«Модернизация системы охранной сигнализации в ООО “Мотексавтозапчасти”»
Минск, 2009
Развитие микроэлектроники
Современная микроэлектроника привела к революционным преобразованиям практически во всех отраслях техники, не говоря уже о радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуре. Повышение плотности упаковки аппаратуры на микросхемах, их надежности и долговечности, автоматизация производства элементной базы дали возможность применять достаточно сложные микроэлектронные устройства в таких областях, как автомобилестроение, связь, управление технологическими процессами, измерительная техника, бытовая техника, охранная сигнализация и т.д.
В тоже время появление и развитие микроэлектроники как научно-технического направления потребовало коренного изменения, как методов проектирования аппаратуры, так и направления подготовки современных специалистов по проектированию, производству и эксплуатации микроэлектронной аппаратуры различного назначения. Проектирование аппаратуры на принципах комплексной миниатюризации возможно только на основе современного системного подхода и использования достижений в различных областях науки и техники, в том числе физике полупроводников и тонких пленок, криогенной и лазерной технике, точному химическому анализу, теории конечных автоматов, теории фильтрации, принципах структурной оптимизации, автоматизации проектирования и моделирования электронных схем в ряде других дисциплин.
Система охраны в фирме ООО “Мотексавтозапчасти”
Фирма “Мотексавтозапчасти” занимается поставками и реализацией на белорусский рынок запасных частей к автомобилям. По прибытию на фирму товар размещают на склад. Общая площадь склада составляет 4000 квадратных метров. В связи с тем, что на данной площади хранится дорогостоящая продукция, она нуждается в охране.
Сперва склад находился под охраной одного лишь сторожа, который периодически совершал обходы по территории. Однако в 2005 г. несмотря на охрану, склад подвергся ограблению. В результате фирма понесла убытки в размере 30 тыс. у.е.
Данный случай заставил задуматься руководство по поводу усиления системы охраны в целом. Внутри склада были установлены датчики на движение, по периметру были установлены видеокамеры, дополнительное освещение прилегающей территории. Для модернизации предлагается внедрить устройство, которое мы и рассмотрим более подробно (см. прил. 3).
Данное устройство предназначено для:
- обнаружения, не санкционированного проникновения на охраняемую территорию;
- формирования предупреждающего свето-акустического сигнала на пульт дежурного персонала;
- формирование сигнала на включение внешних свето-акустических оповестительных устройств.
Устройство собрано на микросхемах 561 серии. В состав устройства входят: четыре идентичных элемента распознавания, схема управления звуковой сигнализацией, источник электропитания. Оно имеет следующие параметры:
- напряжение питания ~ 220 В
- потребляемая мощность не более 50 Вт.
- уровень входного сигнала _+ 2,6 В
- число каналов контроля – 4
- напряжение контроля:
в режиме “ожидания” + 2,6 В
в режиме “тревога” 9 - 12 В
Максимальная длинна соединяемой линии между устройством контроля и концентратором 200м при сечении провода не менее 0,35 мм2.
Средняя наработка на отказ не менее 50000 ч.
Средний срок службы устройства не менее 10 лет с учетом проведения ремонтно-восстановительных работ.
Средний срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию не менее 36 месяцев. Конструкция устройства обеспечивает свободный доступ к составным элементам изделия при проведении пуско-наладочных и ремонтных работ.
Концентратор реализован на микросхемах 561 серии, так как они наиболее надежны и помехозащищены, а именно на микросхемах К561ТЛ1, К561М2, К561ИЕ16, К561ЛЕ6.
Питание всех микросхем осуществляется с помощью источника питания.
Четыре канала независимо функционируют друг от друга с идентификацией их и обработкой состояний: включает светодиодную индикацию на выносном пульте, включает внешнюю звуковую сигнализацию при наличии сигнала тревоги на выходе любого канала.
Устройство разработано для контроля проникновения посторонних лиц на охраняемую территорию.
Схема состоит из блока питания, блока слежения и элемента распознавания.
Рассмотрим принцип работы. В исходном состоянии схема работает нормально, триггеры DD2.1 и DD2.2 находятся в нулевом состоянии, счётчик DD3 заблокирован высоким уровнем на входе сброса R. на входе концентратора за счёт высоко входного сопротивления формируется напряжение примерно в четверть напряжения электропитания (около 3В). Этот уровень воспринимается вентилем DD1.1 как низкий, но достаточен для открывания транзистора VT1 в результате чего триггер DD2.2 удерживает низкий уровень, не изменяющий состояние триггера.
Так как триггер DD2.1 находится в нулевом состоянии, то на выходах вентиля DD1.2 и концентратора поддерживаются высокие уровни.
При сигнале о проникновении или коротком замыкании входа на входе S триггера DD2.2 возникает высокий уровень, устанавливающий триггер в единичное состояние. Счётчик начинает подсчёт импульсов, поступающих от генератора, собранного на вентиле DD1.2. если за время счёта до появления положительного перепада на выводе 05 счётчика DD3 (примерно 3 секунды) замыкается реле, то на соответствующий вход концентратора поступает низкий уровень, приводящий к сбросу и триггер и счётчик.
При поступлении высокого уровня сигнала с выхода блока слежения на триггеры DD2.1 и DD2.2 перейдут из нулевого состояния в высокий уровень. Счётчик DD3 начинает считать.
Согласно схеме электрической функциональной данное устройство состоит из следующих составных частей: блок питания, устройство слежения, элемента распознавания. Блок питания собран на трансформаторе, выпрямительном мосте КЦ402А, фильтрующих ёмкостях.
Устройство слежения выполнено на следующих элементах: DD1, DD2, DD4, DD5, С1, С2, С3, R1, R2, R3, К1.
Элемент распознавания выполнен на следующих элементах: DD1, DD2, DD3, VT1-VT6, C1-C4, VD1, R1-R20.
Предварительная компоновка устройства
Проектирование современной ЭВА основано на модульном принципе, на базе которого разработаны функционально-модульный, функционально-узловой и функционально-блочный методы конструирования. Основное требование при проектировании ЭВА состоит в том, чтобы создаваемое устройство было эффективнее своего аналога, то есть превосходило по качеству функционирования, степени миниатюризации.
Современные конструирования должны обеспечивать снижение стоимости, в том числе и энергоёмкости, уменьшение объёма и массы; расширение области использования микроэлектронной базы, увеличение степени интеграции, микроминитюаризации межэлементных соединений и элементов несущих конструкций; магнитную совместимость и интефикацию теплоотвода, широкое внедрение методов оптимального конструирования, высокую технологичность, однородность структуры, максимальное использование стандартизации.
Разрабатываемое нами устройство является печатной платой, следовательно, от правильного расположения корпусов микросхем зависят такие параметры как габариты, масса, надёжность работы, помехоустойчивость. Чем плотнее будут располагаться корпуса микросхем на плоскости, тем сложнее автоматизировать их монтаж, тем более жестким будет температурный режим их работы, тем больший уровень помех будет наводиться в сигнальных связях. И наоборот, чем больше расстояние между микросхемами, тем менее эффективно используется физический объём машины, тем больше длина связей. Поэтому при установке микросхем на печатную плату следует учитывать все последствия работы того или иного варианта размещения. Выбор шага микросхем на печатной плате определяется требуемой плотностью компоновки микросхем, температурным режимом работы, методом разработки топологии печатных плат, сложностью принципиальной схемы и конструктивными параметрами копуса микросхемы. Вне зависимости от типа корпуса шаг установки микросхем рекомендуется принимать кратным 2,5 мм. При этом зазоры между корпусами не должны быть меньше 1,5 мм.
Микросхемы на печатных платах располагаются линейно-многорядно, однако допускается их размещение в шахматном порядке. Такое размещение копусов микросхем позволяет автоматизировать процессы сборки и контроля, с большей эффективностью использовать полезную площадь печатной платы и прямоугольную систему координат для определения места расположения корпусов.
Корпуса микросхем со штыревыми выводами устанавливают только с одной стороны платы. Преимущество микросхем со штыревыми выводами – возможность автоматизации сборки и монтажа.
Следует также учитывать, что аналоговые микросхемы следует размещать в одном месте платы, для исключения помех.
Конструирование может быть реализовано различными методами: геометрическим, машиностроительным, топологическим, проектирования моноконструкций, базовым, эвристическим и автоматизированного проектирования. Дадим краткую характеристику некоторым из них.
Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств тела.
Этот метод является основным средством решения задачи во всех случаях, когда от конструкции требуется высокая точность взаимного перемещения деталей или длительное и точное сохранение определённых параметров, зависящих от расположения деталей.
Машиностроительный метод. В основу этого метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных поверхностей, число и размещение которых выбирается из минимизации массы и допустимой прочности конструкции.