ЭМПССУ (Электронные и микропроцессорные средства судовых систем управления) - Самойленко А.Ю. [2002, DOCx]

Введение

ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебное пособие предназначено для курсантов и студентов, обучающихся по специальности 24.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок», а также для судовых механиков, при их дополнительной профессиональной подготовке.
Необходимость создания данного пособия вызвана в первую очередь повышением требований к квалификации судовых механиков в области судовых электронных систем управления и контроля, сформулированных в Кодексе подготовки и дипломирования моряков и несения вахты (Кодекс ПДМНВ-78/95). В соответствии с этими требованиями в области электронной аппаратуры и систем управления судовые механики должны обладать надлежащими теоретическими знаниями, их компетентность должна быть достаточной для эксплуатации электронного оборудования управления, включая его проверку, обнаружение неисправностей, ремонт и поддержание в рабочем состоянии.
Пособия изложено в форме текстов лекций одноимённого курса, читаемого автором для учащихся специальности 24.05 в НГМА. Это обусловило специфику его построения – сжатое изложение материала, ограниченное применение математических выкладок, в ряде случаев – упрощенное, достаточное лишь для понимания основных процессов изложение принципов действия рассматриваемых элементов и устройств. Вместе с тем, отдельные его разделы изложены более детально и рассчитаны на судовых механиков, имеющих определенный опыт эксплуатации судового электронного оборудования.
Пособие предназначено для специалистов эксплуатационного профиля. Поэтому в нём значительное внимание уделено эксплуатационным вопросам - основам технического обслуживания электронных устройств; влиянию органов регулировки на параметры устройств, опасным для электронных приборов режимам работы и т.д.
Значительная часть судовых электронных устройств и систем – зарубежного производства, схемы и условные графические обозначения которых не соответствует отечественным стандартам. В этой связи в пособии использованы как отечественные, так и зарубежные обозначения электронных приборов и соответствующая терминология, в том числе - на английском языке.
Используемая на судах электроника имеет в основном информационное назначение. Электронные и микропроцессорные устройства предназначены для преобразования электрических сигналов, несущих информацию, используемую непосредственно человеком или для формирования управляющих воздействий. Именно эти вопросы и излагаются в данном пособии. Силовые полупроводниковые преобразователи в настоящем пособии не рассмотрены, изложен лишь принцип действия основного элемента таких преобразователей – тиристора и принципы его управления. Ввиду ограниченного применения в пособии не освещены такие элементы как полевые транзисторы, редко используемые разновидности диодов и ряд других приборов.
В разделе 5 пособия рассматриваются информационные и управляющие системы общесудового назначения. Электронные системы управления специального назначения – электронные регуляторы, системы автоматизации электроэнергетической установки, системы ДАУ главного двигателя и другие в пособие не включены. Их структура определяется спецификой алгоритмов управления судовыми объектами, которые изучаются в других учебных курсах.
Дополнением к настоящему пособию является лабораторный практикум, реализованный в системе компьютерного моделирования Electronics Workbench. Являясь самостоятельным изданием, он конкретизирует и дополняет теоретический материал, изложенный в настоящем пособии.
Автор выражает благодарность Мокину А.В. и Данилькиной Л.В. за помощь, оказанную при подготовке пособия к изданию.

Перечень сокращений

АПС - аварийно-предупредительная сигнализация;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
БИС - большая интегральная микросхема;
БП - блок питания;
ВАХ - вольт-амперная характеристика;
ДАУ - дистанционное автоматизированное управление;
ЗИП - запас и принадлежности;
ИИС - информационно-измерительная система;
ИМ - исполнительный механизм;
ИМС - интегральная микросхема;
ЛЭ - логический элемент;
МО - машинное отделение;
МПСУ - микропроцессорная система управления;
ОБ - общая база;
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
ОК - общий коллектор;
ООС - отрицательная обратная связь;
ОУ - операционный усилитель;
ОЭ - общий эмиттер;
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство;
ПКВ - поворот коленчатого вала;
ПОС - положительная обратная связь;
СКРП - система контроля рабочего процесса;
СПС - система пожарной сигнализации;
СУ - система управления;
СЦК - система централизованного контроля;
СЭУ - судовая энергетическая установка;
УЭ - управляющий электрод;
ФВЧ - фильтр верхних частот;
ФНЧ - фильтр нижних частот;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
ЦПУ - центральный пост управления;
ЭДС - электродвижущая сила

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………….….6
1. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ…………………………………………… ….8
1.1. Проводимость полупроводников, р-n переход. 8
1.2. Диод, стабилитрон. 14
1.3. Устройство и принцип действия транзистора. 18
1.4. Схемы включения, параметры и характеристики транзистора. 20
1.5. Работа транзистора на нагрузку. 23
1.6. Тиристор. 27
1.7. Принципы управления тиристором. 30
1.8. Оптоэлектронные приборы. Приборы индикации. 31
1.9. Пассивные элементы электронных схем. 40
1.10. Специальные типы резисторов. 45
1.11. Тепловой режим электронных приборов и устройств 48
2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ 51
2.1. Принципы построения и характеристики усилителей. 51
2.2. Обратная связь в усилителях. 52
2.3. Операционный усилитель. 54
2.4. Типовые схемы включения операционных усилителей. 57
2.5. Преобразователи сигналов на основе операционных усилителей 61
2.6. Активные фильтры. 65
2.7. Нелинейные функциональные преобразователи 67
2.8. Компараторы. 68
2.9. Генераторы сигналов. Условия возникновения генерации.. 70
2.10. Генераторы импульсов. 71
2.11. Кварцевые генераторы. 74
3. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ …………………….75
3.1. Структурные схемы, характеристики источников питания. 75
3.2. Выпрямители, фильтры источников питания. 76
3.3. Стабилизаторы. Защита источников питания. 79
4. электронные устройства дискретного действия 81
4.1. Общие сведения об устройстах дискретного действия. 81
4.2. Логические функции и логические элементы. 82
4.3. Триггеры. 88
4.4. Счетчики. Двоичный код. 91
4.5. Регистры. Сложные комбинационные устройства.. 94
4.6. Принципы построения и функционирования микро-ЭВМ. 98
4.7. Память микро-ЭВМ. Средства реального времени. 102
4.8. Структура МПСУ. Адаптеры датчиков и исполнительных механизмов 105
4.9. Стандартные интерфейсы периферийных устройств микро-ЭВМ 109
4.10. Цифровые измерительные приборы и системы. 111
5. СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ 115
5.1. Судовые информационно-измерительные системы. Система АПС. 115
5.2. Структурные схемы СЦК 119
5.3. Судовая СЦК "Шипка-М". 121
5.4. Судовая СЦК «Data chief 7 midi». Блок SAU 8800. 127
5.5. Торсиометр. 130
5.6. Информационно диагностические системы судовых дизелей. 135
5.7. Системы пожарной сигнализации137
5.8. Пожарные извещатели и их подключение к лучу СПС. 139
5.9. Принципы построения судовых МПСУ. 146
5.10. Судовая МПСУ “Data chief - 7”. 148
6. ПОГРЕШНОСТИ И ПОМЕХИ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ 151
6.1. Погрешности и способы их снижения 151
6.2. Защита электронных устройств от помех 156
6.3. Влияние индикаторного канала дизеля на результаты его индицирования 159
7. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ 172
7.1 Общие положения. Эксплуатационная документация. 172
7.2. Методы поиска неисправных элементов. 176
7.3. Определение работоспособности отдельных электронных приборов. 179
7.4. Принципы замены неисправных электронных приборов и блоков. 187
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 189
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 190