Разработка системы автоматического контроля уровня сыпучих материалов в цилиндрическом резервуаре (стр. 9 из 15)

Рисунок 7.5 – Алгоритм подпрограммы вычисления уровня

7.7 Преобразование шестнадцатеричного кода в десятичный

Преобразования кода в десятичный формат осуществляется путём вычитания круглого числа (1000, 100, 10…) из числа с таким же количеством разрядов, т.е., например, 120 – 100, если результат больше нуля, то производится инкремент какого – либо регистра, отражающий количество данных операций, в противном случае, если результат меньше нуля, то производится прибавление этого же круглого числа к остатку, например (-1+100=99). Далее идёт уменьшение круглого числа на один разряд, т.е. 100 - > 10. Преобразование будет производиться путём вычитания сначала 10000000, далее 100000, потом 10000 и, наконец 1000, из чего следует будет отражаться соответственно: метры, десятки сантиметров, сантиметры, миллиметры до уровня материала. Высота резервуара от его дна до верхушки составляет 3м, от куда следует, что

, т.е. количество импульсов от генератора частотой 1 МГц составляет 8450·2=16900. Максимальное число, из которого придётся вести преобразование, составляет:

, (7.1)

где V- максимальная скорость звука.

Теперь в четырёх РОН имеются коды, необходимые для вывода на индикаторы. Каждый индикатор адресуется этим же портом, что и сами коды для индикаторов, т.е. старшая тетрада РВВ управляет регистрами 74НС374, а младшая выводит данные через дешифратор на входы регистры хранения.

Алгоритм подпрограммы преобразования шестнадцатеричного кода в десятичный представлен на рисунке 7.6.

Рисунок 7.6 – Алгоритм подпрограммы преобразования кода

7.8 Вывод информации на индикаторы

Информация выводится на индикаторы по направлению: старшая цифра…младшая цифра. Сначала выводится младшая тетрада регистра, содержащий код цифры, а потом через некоторое время устанавливается соответствующий разряд порта Б для занесения декодированной информации в регистр 74НС374 и так далее.

На рисунке 7.7 представлена подпрограмма вывода данных на индикаторы.

Рисунок 7.7 – Алгоритм подпрограммы вывода данных на индикаторы

8. Расчет надежности

Надёжность прибора характеризуется временем его работы, измеряемой в часах. Много факторов влияет на работу прибора: окружающая среда, производственные факторы, эксплуатационные факторы и даже от того, как выполнен прибор, т.е. конструктивный фактор [20].

Режимы работы схемы прибора известны и являются не напряжёнными. Расчёт надёжности для данного прибора ведётся без резервирования.

Количественные оценки надёжности:

Р(t) – вероятность безотказной работы. Здесь понимается вероятность того, что прибор будет работать стабильно без ухудшения качественных показателей в течение определённого промежутка времени и при определённых условиях эксплуатации. Вероятность работы устанавливается статическим методом по результатам испытаний опытного образца:

, (8.1)

где N0 – число элементов, поставленных на испытание;

n(t) – число элементов вышедших из строя за определённое время t;

Т0 - наработка на отказ. Это среднее время безотказной работы восстанавливаемого изделия между соседними отказами:

, (8.2)

где t – время исправной работы прибора между i и i-1 отказами;

n – число отказов за время испытания;

t – общее время работы изделия.

Таким образом, надёжность рассчитывается статическим методом, характеризуемая интенсивностью отказов:

, (8.3)

где Δn(t) - число изделий, отказанных за время Δt;

Δt - интервал времени возле момента времени t;

N(t) - число элементов, исправно работающих к началу промежутка Δt.

Здесь также следует учитывать влияние окружающей среды и электрические режимы нагруженных элементов.

Интенсивность отказов определяется как:

, (8.4)

где λi – интенсивность отказов отдельных элементов;

Ni – число элементов в i-ой группе;

ai – поправочный коэффициент, учитывающий влияние электрического режима работы, заданного определенным коэффициентом нагрузки КН и температуры окружающей среды;

N – число групп одинаковых элементов.

Величина коэффициента нагрузки КН определяется для каждого элемента отдельно:

для резисторов -

;

для цифровых интегральных схем -

;

для конденсаторов -

;

для диодов выпрямителя -

;

для микросхем стабилизаторов и аналоговых усилителей

.

Наработка на отказ определяется как

. (8.4)

Вероятность безотказной работы при экспоненциальном законе надежности:

. (8.5)

Определим интенсивность отказов каждого элемента с использованием пакета программ EXCEL 2003.

Таблица 8.1 - Таблица интенсивности отказов

Таким образом, наработка на отказ составит (формула 8.4)

Построим график зависимости вероятности отказов от времени работы

.

Рисунок 8.1 – График зависимости вероятности отказов

9 Вопросы безопасности жизнедеятельности

9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Опасные и вредные производственные факторы (ОВПФ) подразделяются по природе действия на четыре группы [20]:

– физические;

– химические;

– биологические;

– психофизиологические.

К физическим ОВПФ относятся: повышенная или пониженная температура окружающей среды; повышенный уровень электромагнитного излучения, связанный с эксплуатацией ПЭВМ; повышенные уровни шума по причине наличия принтера и работы в одном помещении нескольких ПЭВМ; недостаточная освещенность рабочей зоны.

К химическим ОВПФ относятся: пары свинца выделяющиеся при пайке любым оловянно – свинцовым припоем, а также воздух загрязняется парами канифольного и кислотного флюсов.

К психофизиологическим ОВПФ относятся физические (статические и динамические) и нервно-психологические перегрузки: умственное перенапряжение; монотонность труда; перенапряжения анализаторов; эмоциональные и другие перегрузки. При разработке системы особое место занимает перенапряжение анализаторов по причине длительного использования ПЭВМ, связанное с написанием и отладкой программного обеспечения микропроцессора и пайки.

Разработка устройства проходила на кафедре ПМЭ ТПУ, поэтому основными ОПФ будут следующие:

физические: повышенный уровень шума, пониженная влажность и температура воздуха, недостаточная освещенность рабочей зоны, воздействие электричества (рабочее напряжение 220В) и магнитных полей;

химические: испарение при пайке компонентов оловянно-свинцового припоя, обладающих общетоксическим воздействием;

психофизиологические: перенапряжение анализаторов.

9.2 Требования безопасности, эргономики и технической эстетики

9.2.1 Требования к помещению

Согласно [21] объем производственного помещения на одного работающего должен составлять не менее 15м3, а площадь помещения - не менее 4,5м2. Высота производственного помещения должна быть не менее 3,5м. Лаборатория имеет следующие размеры: высота – 2,7 метра, длина – шесть метров, ширина – четыре. Число работающих в лаборатории – три человека. Таким образом, помещение лаборатории площадью 24 метров квадратных и объемом 64,8 метров кубических удовлетворяет нормам.

Согласно [22], помещения для эксплуатации персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) должны иметь естественное и искусственное освещение. Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др. Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ВДТ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) - 4,5 м2. Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ПЭВМ, должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка - 0,7 - 0,8; для стен - 0,5 - 0,6; для пола - 0,3 - 0,5.

Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

9.2.2 Требования к рабочему месту разработчика