CC BY
56
Лабораторный стенд для термоциклирования
электронных средств
Затылкин A.B., Кособоков A.C., Сухова Ю.С.
ФГБОУВПО «Пензенский государственный университет» [email protected], [email protected], [email protected] Аннотация. Предложена структурная схема лабораторного стенда способного воссоздавать повышенные температуры для оценки работоспособности исследуемого образца ЭС, в условиях экстремальных температур в соответствии с требованиями ГОСТ 28200-89. В качестве управляющего элемента применен программируемый микроконтроллер ATmega8a. Имитационное моделирование работы блока управления была проведена в среде ISIS Professional. Разработка доведена до практической реализации и внедрена в учебный процесс кафедры КиПРА Пензенского государственного университета.
Ключевые слова: термоциклирование, электронные средства, надежность, испытания программа.
1 Введение
Устройства, имитирующие влияние внешних климатических факторов на эксплуатационные характеристики электронных средств (ЭС), находят широкое применение, как в производстве, так и в области проектирования и научных исследований [Юрков и др., 2013; Затылкин и др., 2013; Алмаметов и др., 2010; Затылкин, 2011; Баннов и др., 2013].
Разработанное устройство относится к категории тепловых, способных воссоздавать повышенные температуры для оценки работоспособности исследуемого образца ЭС, в условиях экстремальных температур в соответствии с требованиями ГОСТ 28200-89 [Затылкин, 2013; Баннов и др., 2013; Затылкин, 2013; Таньков и др., 2007].
2 Структурная схема устройства
Представленная структурная схема (рис. 1) позволяет реализовать весь необходимый функционал для работы лабораторного стенда
Рис. 1. Структурная схема лабораторного стенда
В качестве управляющей микросхемы применён 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер (МК) Atemega8a, обладающий малым энергопотреблением и широкими возможностями [Затылкин, 2009].
Для измерения температуры как внутри испытательной камеры так и камеры нагревательного элемента применены специализированные датчики DS18b20 выполненные в корпусе ТО-92. DS18B20 цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12-bit, которое может сохраняться в EEPROM памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии, так и работать в группе. Диапазон измеряемых температур находится в диапазоне от -55°С до +125°С и точностью 0.5°С.
Для управления камерой нагревательного элемента применён симистор ВТ136 выполненной в корпусе ТО-220 с мощностью рассеивания 600 ват. Для обеспечения теплоотвода симистор ВТ136 установлен на радиатор площадью 500 см2. Для максимально эффективного отвода тепла из камеры нагревательного элемента был предусмотрен вентилятор Ml Titan TFD-12025H12B оборудованный датчиком оборотов. Контролируя сигнал с датчика, МК отключит нагревательный элемент в случае возникновения неисправности (рис. 2).
Рис. 2. Основные узлы конструкции
В качестве развязки силовой части лабораторного стенда от МК используется симисторная оптопара МОС3021. Сделано это для предотвращения выхода из строя МК в случае неисправности симистора ВТ136.
Для предотвращения выхода из строя камеры нагревательного элемента в случае остановки вентилятора М1 предусмотрена обратная связь, выполненная на транзисторной оптопаре АОТ-128А.
3 Конструкция устройства
Передняя панель оборудована системой управления, которая состоит из пяти кнопок без фиксации для установки режима работы, и одного ЖК индикатора для вывода рабочей информации (рис. 3).
Верхняя камера оборудована крышкой со встроенным в неё датчиком обратной связи. Внутренняя часть камеры, за исключением смотрового окна, отделана отделана пенофолом что позволило снизить тепловые потери на 50% [Граб и др., 2008; Таньков и др., 2005; Затылкин и др., 2011].
Нижняя часть корпуса, в которой расположена система подачи воздуха, и все электронные узлы закрыта жаростойким пластиком [Затылкин и др., 2012; Лысенко и др., 2013; Карчевский Д.О., 2014].
Рис.3. Лабораторный стенд общий вид
Для подсветки объёмы испытательной камеры лабораторного стенда применены маломощные лампы накаливания, позволяющие обеспечить яркий рассеянный свет.
4 Заключение
Таким образом, применение современных материалов и элементной базы позволило решить поставленные задачи (проведение испытаний по ГОСТ 28200-89) и добиться эстетически привлекательного внешнего вида.
Список литературы
[Юрков и др., 2013] Юрков Н.К., Затьшкин A.B., Полесский С.Н., Иванов И.А., Лысенко A.B. Информационная технология многофакторного обеспечения надежности сложных электронных систем // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2013. № 4. С. 75-79.
[Затылкин и др., 2013] Затьшкин A.B., Голушко Д.А., Рындин Д.А Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2013. Т. 2. С. 42-43.
[Алмаметов и др., 2010] Алмаметов В.Б., Авдеев A.B., Затылкин A.B., Таньков Г.В., Юрков Н.К., Баннов В.Я. Моделирование нестационарных тепловых полей электрорадиоэлементов // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во ПТУ. 2010. Т. 2. С. 446-449.
[Затылкин, 2011] Затьшкин A.B. Исследование моделей радиотехнических устройств
на ранних стадиях проектирования // Современные информационные технологии. 2011. №14. С. 113-118.
[Баннов и др., 2013] Баннов В.Я., Сапрова Е.В., Затылкин A.B. Автоматизированный стенд исследования процедуры формирования тестового воздействия при проведении диагностики логических схем электронных устройств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2011. Т. 2. С. 32-34.
[Затылкин, 2013] Затылкин, A.B. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств: Автореф. дис. к-та техн. наук. Москва, 2012.
[Таньков и др., 2007] Таньков Г.В., Затылкин A.B. Моделирование тепловых процессов в стержневых конструкциях РЭС // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во ПТУ. 2007. Т. 1. С. 257-258.
[Затылкин, 2009] Затылкин, A.B. Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами: Автореф. дис. к-та техн. наук. Пенза, 2009.
[Граб и др., 2008] Граб И.Д., Затылкин A.B., Горячев Н.В., Алмаметов В.Б., Юрков
H.К., Баннов В.Я., Кочегаров И.И. Лабораторный комплекс в архитектуре ИКОС как основа формирования умений // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2008. Т. 1. С. 213-215.
[Таньков и др., 2005] Таньков Г.В., Трусов В.А., Затылкин A.B. Исследование моделей стержневых конструкций радиоэлектронных средств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2005. Т.
I. С. 156-158.
[Затылкин и др., 2011] Затылкин A.B., Буц В.П., Юрков Н.К. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.
[Затылкин и др., 2012] Затылкин A.B., Леонов А.Г., Юрков Н.К. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.
[Лысенко и др., 2013] Лысенко A.B., Ольхов Д.В., Затылкин A.B. Конструкция активного виброамортизатора с электромагнитной компенсацией // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 454-456.
[Карчевский Д.О., 2014] Учёт герметизации при расчёте надёжности функциональных узлов космических аппаратов/Карчевский Д.О., Полесский С.Н.// Новые информационные технологии в автоматизированных системах, - Москва: Изд-во Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ 2014 г., №17 - ст. 550-555.
