Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем

Рис. 2. Программатор

Особенность конструкции модуля памяти заключается в установке разъема Х4.2 с обратной стороны печатной платы, что обеспечит крепкое и надежное соединение его с разъемом на синтезаторе, рис. 3.

Для загрузки информации в модуль памяти и ее чтения используется программа DFprog [4]. Она работает во всех операционных системах семейства Windows, включая Windows NT / 2000 / XP / 2003 Server. Для работы с параллельным портом используется стандартный драйвер Iptwdmio.sys. Так как информационная емкость модуля очень велика, а скорость обмена через порт LPT ограничена, передача блока данных полного объема занимает около трех минут.

Рис. 3. Модуль памяти

В связи с этим в программе не предусмотрена верификация записываемых данных. При необходимости можно сначала записать их в модуль, а затем считать в другой файл и сравнить его содержимое с исходным файлом, например, с помощью утилиты FC, поставляемой с Windows.

Литература

1. Пушкарев Ю. Речевой сигнализатор // Радио, 2002. № 2. С. 35 - 37.

2. Баширов С. Речевой программируемый сигнализатор // Радио, 2002. № 4. С. 28, 29.

3. Гордеев А. Автомобильный речевой информатор // Радио, 2002. № 5. С. 37 - 40.

4. Долгий А. Как записать в ПЗУ аудиоданные из WAР – файла и «проиграть» их // Радио, 2001. № 5. С. 23, 24.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

О.Ю. Макаров, В.В. Сумин

Автоматизированное проектирование микросхем PSoC с помощью программы PSoC Designer

Благодаря тому, что PSoC позволяют сократить количество используемых внешних компонентов, это существенно упрощает процесс разработки, удешевляет устройство и одновременно повышает его гибкость за счет возможности перепрограммирования в системе или реконфигурирования внутренней структуры прямо в процессе работы

Микросхемы PSoC фирмы Cypress представляют собой 8-битный микроконтроллер, содержащий микропроцессорное ядро и массив цифровых и аналоговых блоков, позволяющий реализовывать необходимые пользователю периферийные функции, как вполне стандартные, например ШИМ, АЦП или UART, так и такие необычные для микроконтроллеров, как, например, аналоговые фильтры и инструментальные усилители. Благодаря тому, что PSoC позволяют сократить количество используемых внешних компонентов, это существенно упрощает процесс разработки, удешевляет устройство и одновременно повышает его гибкость за счет возможности перепрограммирования в системе или реконфигурирования внутренней структуры прямо в процессе работы [1].

В основе проектирование программы PSoC Designer лежат языки С или Assembler Интерфейс программы показан на рисунке.

Ниже приведены глобальные параметры для микросхем 29-й серии, самой мощной по внутреннему ресурсу.

Параметр Power Setting [Vcc/SysClk freq] устанавливает используемое микросхемой напряжение питания и тактовую частоту системы.

Параметр CPU_Clock задает тактовую частоту микропроцессорного ядра М8С.

Параметр 32K_Select указывает источник частоты 32 К — внутренний (Internal) RC-re-нератор на 32 000 Гц (точность этого генератора невелика).

Параметр PLL_Mode отвечает за синхронизацию внутреннего генератора 24 МГц с внешним кварцем 32 768 Гц.

Параметр SleepTimer устанавливает период специального внутреннего таймера, который может использоваться для генерации прерывания для выхода из режима «сна», для реализации часов реального времени или прочих нужд.

Интерфейс программы PSoC Designer

Параметр VC3 Source позволяет выбрать источник для формирования частоты VC3, которая может использоваться как для тактирования цифровых блоков, так и для генерации прерывания.

Параметр VC3 Divider — делитель для формирования частоты VC3, он лежит в диапазоне от 1 до 256.

Параметр SysClk Source указывает источник системной частоты — внутренний генератор или внешняя частота, подаваемая на контакт Р1 [4].

Параметр SysClk*2 Disable включает или отключает встроенный умножитель системной частоты.

Параметр Analog Power устанавливает мощность источников опорных напряжений и определяет, включены или выключены аналоговые блоки на переключаемых конденсаторах.

Параметр Ref Mux устанавливает напряжение «аналоговой земли» для аналоговых блоков и диапазон входных напряжений.

Параметр AGndBypass позволяет использовать 4-й контакт порта Р2 для подключения конденсатора для дополнительной фильтрации «аналоговой земли».

Параметр Op-Amp Bias определяет уровень наклона переходной характеристики операционных усилителей.

Параметр A_Buff_Power определяет мощность аналоговых выходных буферов.

Параметр SwitchModePump включает или отключает встроенный регулятор напряжения.

Параметр Trip Voltage [LVD (SMP)] устанавливает уровень напряжения для определения факта падения напряжения (прерывание Low Voltage Detect), а также уровень напряжения, при падении ниже которого начинает работать блок SMP.

Параметр LVD Throttle Back включает или выключает автоматическое уменьшение скорости CPU при обнаружении падения напряжения.

Параметр Watchdog Enable включает или отключает сторожевой таймер.

Список глобальных параметров или их названия могут изменяться в зависимости от выбранной серии микросхем, однако эти изменения незначительны.

Рассмотрим подробнее настройки глобальных ресурсов микросхемы.

Настройки портов позволяют выбрать режим работы контакта: порт микроконтроллера, глобальный цифровой вход или выход, аналоговый вход или выход, а также один из режимов работы выходного буфера — strong (стандартный режим), strong slow (выход с медленным нарастанием фронтов), pull-up или pull-down (подтяжка к питанию или земле через резистор 5,6 кОм), open-drain low или open-drain high (открытый сток). Кроме того, возможно разрешение прерывания от порта и выбор условия генерации этого прерывания: по фронту сигнала (Rising Edge), по спаду (Falling Edge) или по смене состояния (ChangeFromRead).

Файл bootasm создается при генерации проекта из файла boot.tpl, находящегося в рабочем каталоге проекта. Файл boot.asm создается каждый раз заново при внесении изменений в конфигурацию микросхемы, поэтому если необходимо внести какие-либо изменения в этот файл, например для установки векторов прерываний на необходимые процедуры, то редактировать следует файл boot.tpl.

Файл main.asm — основной файл проекта. Этот файл создается на указанном при создании проекта языке и содержит функцию main, которая начинает исполняться сразу же после окончания предварительной инициализации, выполняемой кодом в boot.asm.

Ветвь Headers содержит пользовательские заголовочные файлы с необходимыми определениями символьных имен и макроопределений. По умолчанию для микросхем 29-й серии, имеющей страничную организацию ОЗУ, в этой ветви создается файл memory.inc с необходимыми макроопределениями для работы со страничной памятью.

Ветвь Library Source содержит автоматически создаваемые файлы с программным кодом для программного интерфейса (API) модулей пользователя, а также файлы с процедурами, осуществляющими загрузку конфигурации (файлы psocconf ig.asm и psocconf igtbLasm, создаваемые по умолчанию).

Ветвь Library Headers содержит заголовочные файлы для модулей пользователя. По умолчанию генерируются файл globalparams.inc с определениями глобальных параметров и файл psocapi.inc, который содержит включения заголовочных файлов модулей пользователя, если они присутствуют.

Ветвь External Headers содержит файл mSc.inc с определениями текстовых имен регистров, а также макроопределения для установки/снятия битов в некоторых управляющих регистрах.

Файл flashsecurity.txt содержит информацию о том, какие блоки Flash-памяти должны быть защищены от записи и считывания. По умолчанию все блоки Flash-памяти имеют защиту как от внешнего считывания (программатором), так и от внешней и внутренней (из программы) перезаписи. Если в проекте предполагается использовать Flash-память для эмуляции EEPROM, то необходимо внести соответствующие исправления в этот файл для того блока или блоков, в которых будет размещаться область, эмулирующая EEPROM [2].

При работе с портами следует учитывать две особенности. Первая заключается в том, что для общения с портом используется 8-битный регистр PRTxDR, каждый бит которого отвечает за состояние соответствующего контакта. Поэтому для изменения состояния контактов такими битовыми операциями, как AND, OR или XOR, следует пользоваться с осторожностью. Дело в том, что эти операции при изменении регистра данных сначала производят чтение из него, а затем изменение и запись. В том случае, например, если контакт порта сконфигурирован на работу в режиме с резистивной подтяжкой к «земле» и выходной триггер установлен в 0, но на контакте физически присутствует потенциал логической единицы, то выходной триггер будет установлен в 1 при выполнении битовой операции для изменения какого-либо другого контакта порта.

Вторая особенность заключается в том, что для всех контактов ввода-вывода, которые настроены как источники запроса на прерывание, используется один вход контроллера прерываний (все сигналы с портов объединяются через монтажное «ИЛИ») и, соответственно, один вектор, поэтому в процедуре обработки необходимо определять, какой из контактов вызвал прерывание. Кроме того, из-за использования схемы монтажного «ИЛИ» возможна ситуация, когда один запрос снимается в то время, когда устанавливается другой, поэтому на входе контроллера прерываний не происходит изменения и запрос может оказаться не обслуженным. Во избежание появления такой ситуации следует перед выходом из процедуры обработки прерывания проверять изменение состояния контактов.

Литература

1. Application Note AN2221 — Global Resources in PSoC™ Designer.

2. Кузминский А. Программируемые системы на кристалле компании Cypress Semiconductor // Компоненты и технологии. 2003. № 2.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621

С.Д. Кретов, А.В. Меремьянин,

А.В. Турецкий, Н.В. Ципина

ЭЛЕКТРОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Рассматривается конструкция электронного стабилизатора переменного напряжения, позволяющего значительно улучшить качество электроэнергии, питающей бытовую радиоаппаратуру

Напряжение сети, особенно в сельской местности, нередко выходит за пределы, допустимые для питаемой аппаратуры, что приводит к ее выходу из строя. Избежать столь неприятных последствий возможно с помощью стабилизатора, который поддерживает выходное напряжение в необходимых для нагрузки пределах, а если это невозможно - отключает ее.

С начала девяностых годов во многих регионах нашей страны рост энергопотребления существенно опережает темпы развития энергосистем. Особенно это характерно для пригородов больших городов, где ведется массовое коттеджное строительство и куда перемещаются из городов промышленные предприятия и создаются новые производства. Это является причиной перегрузки имеющейся инфраструктуры, что приводит к нестабильному напряжению сети далеко выходящему за пределы, допускаемые стандартом.

Был случай, когда из-за нестабильности напряжения в сети одного из районов г. Воронежа одновременно вышли из строя холодильник, телевизор и персональный компьютер. Проверка напряжения в течение дня выявила его изменение от 150 В до 250 В.

Для питания компьютерной техники используют источники бесперебойного питания. Однако большинство моделей только переключают устройства на работу от аккумуляторов при повышенном или пониженном напряжении, устройства же, которые оперативно регулируют напряжение, имеют очень высокую цену [1].

Схемы в литературе и сети Интернет подходящих по электрическим параметрам стабилизаторов имеют недостаточно высокую выходную мощность, переключение нагрузки зависит не только от амплитуды входного напряжения, но и от частоты напряжения сети.

ГОСТ 13109-97, определяющий параметры качества электрической энергии в сети, допускает отклонение от номинального значения напряжения 220 В ± 5 %, то есть диапазон (209 ÷ 231) В является нормально допустимым. ГОСТ 13109-97 также определяет предельно допустимое отклонение напряжения от номинального ± 10 %, то есть (198 ÷ 242) В. Именно под этот предельно допустимый диапазон проектируется практически все бытовое, офисное и производственное оборудование.

Но, как правило, производитель не гарантирует работоспособность и исправность своего оборудования при выходе напряжения сети за предельно допустимые значения по государственному стандарту.

Поэтому было решено создать собственную конструкцию стабилизатора. В предлагаемом устройстве не использован микроконтроллер, что делает его доступным для повторения более широкому кругу радиолюбителей и запуску в массовом производстве. Нечувствительность к частоте напряжения сети позволяет использовать стабилизатор напряжения в полевых условиях, когда источником электроэнергии может быть автономный дизель-генератор. А самое главное, соответствует требованиям степени защиты IP30 и ГОСТ 13109-97.

Конструкция стабилизатора переменного напряжения (рисунок) (РМАВ.436234.001) представляет собой металлический корпус (1) выполненный из листового железа марки «лист АТ-АШ-БД-ПН-0-1,0ГОСТ19904-90/ К270ВБ-II-Г-10КП ГОСТ16523-84» методом холодной штамповки.

Внутри корпуса на стандартных стойках устанавливается печатная плата (3). В корпусе выполнены технологические отверстия под светодиоды установленные на печатной плате, так что при установке платы корпуса светодиодов располагаются каждый напротив своего соответствующего отверстия. Для визуализации режима работы стабилизатора напряжения сети у каждого отверстия под светодиод выполнена гравировка соответствующего рода работы устройства. Схемотехническая конструкция стабилизатора содержит силовой трансформатор Т3 [2,3]. Установка трансформатора Т3 в корпусе производится через резьбовое соединение, для чего выполнено отверстие в корпусе. Для предотвращения короткого замыкания в цепи питания стабилизатора в электрической схеме предусмотрен электромеханический автомат QF1 [2]. Под его установку на корпусе предусмотрено отверстие. Автомат крепится к специализированной пластине типа DIN – рейка, которая в свою очередь устанавливается на стойки и крепится винтами.

Стабилизатор переменного напряжения

1 - корпус; 2 – основание; 3 – печатная плата; 4 – розетка;

5 – контакт; 6 – планка; 7 – радиатор; 8 – подставка

Для подключения потребителя к стабилизатору напряжения сети предусмотрена розетка (4) выполненная из полистирола марки УПМ-1005 ГОСТ 28250-89. Особенность конструкции розетки заключается в том, что в ней выполнено четыре посадочных места под стандартные евророзетки, широко использующиеся в производстве отечественной аппаратуры.

Внутри розетки предусмотрены отливы под два металлических контакта (5) выполненные из бронзовых сплавов марки «лента ДПРНТ 0.35 Бр КМц3-1 ГОСТ 4748-92» методом холодной штамповки. Особенность конструкции контакта заключается в наличии четырех полукруглых профилей, благодаря которым создается контакт со штырем вилки равный половине длине окружности штыря. Благодаря чему создается устойчивый контакт, предотвращающий искрение. Для крепления внутри розетки двух контактов предусмотрена планка (6), выполненная из гетинакса марки «I 1 ГОСТ 2718-74» и повторяющая профиль розетки.

Так как электротехническая конструкция стабилизатора напряжения сети содержит мощные силовые элементы, то падение напряжения на них приводит к выделению тепла в нутрии устройства. Для этого в корпусе и основании предусмотрены перфорационные отверстия в количестве 120 штук и общей площадью 2520 мм².

Для отвода тепла непосредственно с поверхности симисторов VS1 - VS7 предусмотрен радиатор (7). Конструкция радиатора выбрана из стандартного перечня радиаторов фирмы «PLATAN», выпускаемых отечественной радиоэлектронной промышленностью и зарубежной марки HS183-180 Crydom.

Все выше перечисленные детали соединяются на корпусе с помощью стандартных винтовых соединений. Корпус с установленными деталями крепится к основанию. Основание (2) выполнено из того же материала, что и корпус. Для устойчивой установки конструкции предусмотрены две подставки (8), ширина которых позволяет удерживать устойчиво конструкцию стабилизатора при наклоне его до 50° относительно пола.

Разработанное устройство позволяет значительно улучшить качество электрической энергии для питания бытовой аппаратуры.

Литература

1. Коряков С.А. Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением // Радио, 2002. № 8. С. 26 - 29.

2. Копанев В.В. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети // Радио, 1997. № 2. С. 46.

3. Андреев В. Изготовление трансформаторов //Радио, 2002. № 7. С. 58.

4. Городин А.С. Стабилизатор переменного напряжения // Радио, 2005. № 8. С. 33 - 36.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

В.А. Муратов, И.А. Новикова, А.А. Пирогов

О ПЕРСПЕКТИВАХ СЕРТИФИКАЦИИ ПРОДУКЦИИ,

ПОСТАВЛЯЕМОЙ ДЛЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ НУЖД,

С УЧЕТОМ БАЛАНСА ИНТЕРЕСОВ

Сертификация продукции становится естественным и необходимым инструментом обеспечения качества в условиях рыночных отношений. В то же время серьезного обоснования удостоились в основном те положения законодательства в области сертификации, которые распространяются на товары для личных нужд граждан

Рыночные механизмы внедрялись в деятельность государственных предприятий значительно медленнее. Поэтому длительное время заказчики и большинство изготовителей продукции отрицательно относились к введению процедур сертификации в деятельность по выполнению государственных заказов. Однако иллюзия возможности обеспечения высокого качества изделий исключительно путем полного контроля параметров при их создании силами изготовителей и представителей заказчиков исчезла за последние несколько лет вместе с ростом количества отказов и возникновением аварийных ситуаций. В настоящее время многие специалисты рассматривают сертификацию как эффективный инструмент повышения качества в новых условиях формирования и выполнения государственного заказа. Вместе с тем, нельзя относиться к сертификации продукции как к единственному и кардинальному пути обеспечения качества. Тем более что сертификация отдельных изделий может значительно увеличить их стоимость и сроки поставки.

Готовность оплачивать дорогостоящие работы по сертификации уравновешивается заинтересованностью участников процесса создания продукции в результатах сертификации. Мотивы, по которым заказчики, разработчики и изготовители, органы государственного управления, общественные организации заинтересованы в сертификации продукции, могут существенно различаться: