Измеритель влажности древесных строительных материалов

Выполним расчет интенсивности отказов групп одинаковых радиоэлементов.Рассчитаем интенсивность отказов комплекта микросхем. Рассчитаем интенсивность отказов комплекта конденсаторов танталовых. Рассчитаем интенсивность отказов комплекта конденсаторов электролитических. Рассчитаем интенсивность отказов комплекта резисторов постоянных непроволочных.Рассчитаем интенсивность отказов комплекта диодов.Рассчитаем интенсивность отказов комплекта светодиодов.Рассчитаем интенсивность отказов комплекта коннекторов.Рассчитаем интенсивность отказов паяных соединений.Результаты расчетов подставим в таблицу 4.4.Рассчитаем интенсивность отказов всего устройства.Подставляя в (4.6) расчетное значение интенсивности отказа получим:Так как имеем , то (4.7) можно записать:Результаты расчетов сведем в таблицу 4.8.Таблица 4.8 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени наработки устройства в часахt, час1010010001000020000400006896340.99980.9980.9850.8640.7470.5580.368Используя результаты расчетов построим график зависимости вероятности безотказной работы от времени наработки в часах, представленный на рис.4.12. Рисунок 4.12 – График зависимости вероятности безотказной работы от времениГарантийный срок службы изделия определяется из графика на уровне . Это составляет 24480 часов. Исходя из 2-х смен и 16-ти часового рабочего времени устройства в сутки и 365 дней в году, гарантийный срок службы составит:Высокий уровень надежности изделия обеспечивается множеством факторов: правильной разработкой электрической принципиальной схемы устройства, правильным выбором конструкции устройства, правильным подбором элементной базы, на основе высоконадежных ЭРЭ, правильным выбором технологического процесса производства изделия, а также строгим соблюдением правил эксплуатации.5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫВ качестве среды разработки программного обеспечения было выбрано CodeVisionAvr, программа для устройства управления – микроконтроллера Atmega8535 была написана на языке C.5.1 Передача данных о температуре// Функция инициализации интерфейса SPIvoidSPI_MasterInit(){// Выводы /SS, SCK, MOSI (линия передачи данных) – выходы// PB4 - /SS, PB7 – SCK, PB5 – MOSIDDRB |=(1<<4) | (1<<7) | (1<<5) ;PORTB |=(1<<4); // На выводе /SS устанавливаем 5 В// (устройство, подключенное к SPI, отключено)DDRB &=~(1<<6); // Вывод MISO (PB6) – вход (по этой линии// принимаем байт от внешнего устройства)// Включаем SPI, режим “Мастер”, частота тактового сигнала// на выходе CSK=fck/16. Прерывания от SPI запрещеныSPSR &=~(1<<0); // SPI2X=0SPCR = (1<<6) | (1<<4) | (1<<0); // SPE=1, MSTR=1, SPR0=1SPCR &=~(1<<3); // CPOL=0 – импульсы положительной полярностиSPCR &=~(1<<2); // CPHA=0 – обработка данных по// переднему фронту сигналаSPCR &=~(1<<5); // DORD=0 – передача данных, начиная // со старшего разряда}// Функция приема байта по интерфейсу SPIUnsignedcharSPI_MasterReseive(){SPDR = 0xFF; // Для того чтобы начать прием, необходимо начать передавать// импульсы SCK, поэтому передаем по интерфейсу SPI любой байтwhile (~SPSR & (1<<7)){};// Ожидаем до тех пор, пока байт отправится (появится 1 в разряде SPIF регистра SPSR)return SPDR;}int main (void){SPI_MasterInit(); // Инициализация интерфейса SPI_delay_ms(300); // Задержка перед первым приемом 300 мс// (после подачи питания), согласно специфиуации TC77while (1){PORTB &=~ (1<<4); // На вывод /SS подаем 0 В// Записываем старшие 8 разрядов регистра TEMP (15-8) – цела часть// результата измерения температуры в переменную TempCTempC=SPI_MasterReseive();5.2 Программа расчета влажности//Начинаем с подпрограммы обработки прерываний, выполняем счет импульсов, поступающих с выхода делителя частоты (генератора)// ВнешнеепрерываниеповходуINT0 interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void){// Инкремент счетчика внешних импульсовpulse_counter++;}// Прерывание по переполнению таймера 0interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void){// Инкремент счетчика прерываний, это значение определяет время //измерения, каждое прерывание выполняется за 1/4000 с, время измерения //соответствует 1 сек и значению counter=4000counter++;}//Конец подпрограммы//Далее основная программа// Начало бесконечного циклаWhile (1){void main(void){// Проверяем не достигло ли время измерения t=1 с if(counter == 4000) // if 1{// Запретпрерываний#asm("cli")// Вначале вычисляем внешнюю частоту импульсовFreqvalue// Значение частоты задаем в килогерцахFreqvalue = (float)97.656*pulse_counter/1000;// Получаем значение влажности перемножив коэффициент частоты × коэффициент учитывающий породу дерева × коэффициент учитывающий температуру// Коэффициент частотыK_freq=Kf*Fregvalue;// Коэффициент породы дерева, где i– номер выбранной породы в памяти //МКK_wood[ i];// Коэффициент температурыK_tempC=K_t*TempC;Humidvalue=K_freq*K_wood[1]*(1-K_tempC);// Выводим результат измерения влажности на дисплейsprintf(string,"f = %.2f", Humidvalue); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("Humidity=, %"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(string);}//После вывода результата измерения, повторяем измерение, обнуляем //счетчики// Счетчик импульса генератораpulse_counter = 0;// Счетчик времени измеренияcounter=0;// Разрешаемвсепрерывания#asm("sei") } // if 1} // while}ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной дипломной работе разрабатывался измеритель влажности древесныхстроительныхматериалов. В ходе проведенных исследований были разработаны электрическая структурная, функциональная и принципиальная схемы влагомера. Основные результаты по главам:В первой главеРассмотрено понятие влажности древесины, рассмотрены методы измерения влажности древесины, дана классификация методов измерения. Также рассмотрены преобразователи и датчики влажности древесины.Во второй главеРассмотрены современные приборы измерения влажности древесины, характеристики приборов.В третьей главеРазрабатывалась структурно/функциональная схема влагомера. Выбран метод измерения влажности – диэлькометрический, на основании выбора метода, выбран соответственно датчик влажности – емкостной. Предъявлены требования к влагомеру, на основании которых разработана – структурная схема влагомера. Далее рассмотрены основные функциональные блоки влагомера, описано их назначении и функции. На основании структурной схемы разработана электрическая функциональная схема измерителя влажности. В четвертой главеРазрабатывалась электрическая принципиальная схема влагомера, произведен выбор электрических схем, элементной базы функциональных узлов устройства. Подробно рассмотрено устройство управления влагомером, в качестве которого выбран микроконтроллер – Atmega8535, его функциональная схема, набор средств, порты и регистры, сведения необходимые при программировании. Далее выполнены расчеты погрешностей измерения влагомера, а также надежности устройства.В пятой главеРазрабатывалось программное обеспечение влагомера. Рассмотрен процесс передачи данных от датчика температуры к микроконтроллеру по трехпроводному интерфейсу SPI, прием и обработка данных, написана программа. Рассмотрен процесс счета внешних импульсов генератора через прием и обработку внешних прерываний микроконтроллером. Написаны подпрограмма обработки внешних прерываний, программа расчета влажности и вывод данных рассчитанной влажности на цифровой дисплей.Основные эксплуатационные показатели устройства:-Диапазон измерения влажности – от 10 до 90%-Погрешность измерения – не более 1%-Диапазон измеряемых температур -55…+125 ºCМетод измерения – контактный диэлькометрический, датчик влажности - емкостной.Измерения проводятся для пород дерева данные о параметрах, которых заложены в память микроконтроллера.Предусмотрена возможность двусторонней передачи данных от измерителя к персональному компьютеру по универсальной шине USB.В целом результаты дипломной работы, соответствуют поставленным задачам и целям. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВМузалевский В.И. Измерение влажности древесины. “Лесная промышленность”, М.: 1976, - 120 с.Колосовская Е.А. Физические основы взаимодействия древесины с водой/Колосовская Е.А., Лоскутов С.Р., Чудинов Б.С. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1989. – 216 с.Б.М. МАМИКОНЯН, А.Р. АВЕТИСЯН. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ/ВЕСТНИК ГИУА. СЕРИЯ “ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭНЕРГЕТИКА”. 2012. Вып. 15, №24. Берлинер М.А. Измерения влажности. – М.: Энергия, 1973. – 400 с.5. Коряков В.И., Запорожец А.С. Приборы в системах контроля влажности твердых веществ и их метрологические характеристики.// Практика приборостроения. – 2002. - №1. – С. 5-11.6. Ивченко Ю.А., Федоров А.А. Чем измерить влажность?//Датчики и системы. – 2003. - №8. – С. 53 – 54.7. Берсенев А.П.и др. Определение влажности древесины методом ядерного магнитного резонанса.// Изв. ВУЗов/ Лесной журнал.- 1963. - №1. – С.127-130.8. Максимов В.М. Аппаратные и программные средства лабораторного стенда на основе микроконтроллера ATmega8535.9. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров.: Пер. с нем. — К.: «МК-ПРЕСС», 2006г. 10. «Программирование микроконтроллеров ATmega8535» Методические указания по проведению лабораторных работ Челябинск 2009 г.11. Сивоконь В.П. Техническая эксплуатация радиоэлектронного оборудования: методиче-ские указания к выполнению практических работ для курсантов и сту-дентов специальности 25.05.03 «Техническая эксплуатация транспорт-ного радиооборудования» очной и заочной форм обучения– Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2017. –30с.ПРИЛОЖЕНИЕ А. Электрическая структурная схема влагомераПРИЛОЖЕНИЕ Б. Электрическая функциональная схема влагомераПРИЛОЖЕНИЕ В. Электрическая принципиальная схема влагомераПРИЛОЖЕНИЕ Г. Перечень элементовПоз.обозначениеНаименованиеКолПримечаниеКонденсаторыC1-1датчик влажностиC2-C30402-20 пФ±5%, ОЖ0.460.192 ТУ2C4,C7,C9,C11К30-35-22мкФ×50В±5%, ОЖ0.460.192 ТУ4C5,C6, C8, C10,С120805-0.1мкФ±5%, ОЖ0.460.192 ТУ5РезисторыR10402-100кОм±5%, ОЖ0.467.164 ТУ1R2RM065-10кОм±5%, ОЖ0.467.164 ТУ1R3,R4,R50402-330Ом±5%, ОЖ0.467.164 ТУ3Диоды VD1,VD2,VD42835, Китай3VD31N4007, Китай1МикросхемыDD1MC14011BD, ON Semiconductor, США1DD2-DD3CD40192BCN, ON Semiconductor, США2DD4TC77, Microchip, США1DD5FT232RL, FTDI, Шотландия1DD6ATmega8535, Microchip, США1DA1L7805AB-V, Китай1DS1Lm016L, Hitachi, Япония1КварцевыегенераторыZQ1РПК1-16МГц, Citizen, Япония1ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Программа для микроконтроллера#include // Подключение библиотек функций ввода/вывода#include #include // Определение глобальных переменных// Определяем массив переменные и массив точек гармонического сигналаK_wood[20] = {1.0,0.99,0.98,0.97,0.96,0.95,0.94,0.93,0.92,0.91,0.90,0.89,0.88,0.87,0.86,0.85,0.84,0.83,0.82,0.81};// Коэффициенты температурыfloat K_tempC, K_t=0.01;// влажностьfloat Humidvalue;// Переменные счетчиков импульсов и количества прерываний таймера 0long int counter = 0, pulse_counter = 0;// Переменная результата измерения температурыfloat TempC;// Переменная// Переменная результата измерения частотыfloat Freqvalue = 0;// Строка для работы с sprintfunsigned char string[20];// Внешенее прерывание по входу INT0 interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void){// Инкремент счетчика внешних импульсовpulse_counter++;}// Прерывание по переполнению таймера 0interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void){// Инкремент счетчика прерыванийcounter++;}void main(void){// Объявление локальных переменных// Инициализация портов входа/выхода// Порт B, инициализация// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRB=(0<