Аспірант Чичужко М.В.

Черкаський державний технологічний університет (ЧДТУ), Україна

 

АЛГОРИТМ ВИЗНАЧЕННЯ РЕЗЕРВІВ ЗА ЕНЕРГЕТИЧНИМИ ТА ШВИДКІСНИМИ ПОКАЗНИКАМИ СУПЕРВІЗОРІВ НА ОСНОВІ ТЕОРІЇ НЕПОВНОЇ ПОДІБНОСТІ ТА РОЗМІРНОСТЕЙ

 

Вступ При проектуванні мікропроцесорних систем, які застосовуються при розробці систем керування автономними об’єктами в галузі космічної та навігаційної техніки, в побутових, медичних приладах і контрольно-обчислювальних комплексах, виникає багато проблем з живленням: швидке збільшення або зниження напруги, імпульсні перешкоди від зовнішніх компонентів та ін. Точність контролю і температурна стабільність порогів у багатьох таких пристроях досить низька, а їх підвищення веде до ускладнення вузлів контролю та збільшення споживаної потужності. Ефективним методом контроля та автоматичної підтримки роботи системи є супервізори. Тому дуже важливо провести якісну оцінку існуючих супервізорів для подальшого їх вдосконалення [1-4].

В даний час існує безліч фірм, які почали серійне виробництво спеціальних мікросхем супервізорів напруги. Автором, на основі евристики, для дослідження обрані супервізори найбільш відомих фірм: Microchip, Texas Instrument.

Вагомий внесок у розвиток супервізорів для мікроконтролерної техніки внесли роботи А. Євстигнєєва, М. Потапчука, В. Дьяконова, А. Нефедова, С. Рюміка та ін. Але в цих роботах недостатньо висвітлені питання по визначенню резервів за енергетичними та швидкісними показниками на основі теорії неповної подібності та розмірностей.

Метою роботи є створення алгоритму для визначення резервів за енергетичними та швидкісними показниками супервізорів на основі теорії неповної подібності та розмірностей.

Для досягнення цієї мети потрібно вирішити такі задачі:

1.   Створити перелік із основних технічних параметрів супервізорів різних типів.

2.   Скласти узагальнену математичну модель залежностей між цими параметрами. При відсутності залежностей використати властивості теорії неповної подібності та розмірностей для фізичного моделювання.

3.   Запропонувати визначальні величини та умовні критерії подібності.

4.   Створити критеріальне рівняння.

5.   Розрахуати потужність розсіювання та значення умовних критеріїв подібності.

6.   Визначити множину на основі розрахованих критеріїв подібності, та поділити її на підмножини.

7.   За величнинами умовних критеріїв подібності визначити належність до підмножин.

8.   Визначити резерви за енергетичними та швидкісними показниками, та надати рекомендації для подальшого їх вдосконалення.

Для вирішення поставлених задач створюється перелік сучасних супервізорів різних моделей з основними техничнічними параметрами, які представленні в таблиці 1. При складанні переліку необхідно обрати супервізори з близькими за значеннями максимальної допустимої робочої частоти [2].

Узагальнений математичний опис параметрів супервізорів (табл. 1) має наступний вигляд:

             (1)

де   Рр  – потужність розсіювання, яка обчислюється за формулою (2) [2]:

 

,                 (2)

Tc – максимальна температура, oC;

U – максимально допустима робоча напруга, В;

I – максимально допустимий робочий струм, мА;

F – максимально допустима робоча частота, МГц;

tзд  – час обробки аналогової величини, мкс;

З рівняння (1) помітна відсутність залежностей між часом обробки аналогової величини, максимальною робочою частотою, максимальною робочою напругою та максимальним робочим струмом, які є одними з основних параметрів супервізорів. Тому пропонується застосування теорії неповної подібності та розмірностей для рішення поставлених задач.

Перелік визначальних величин створюється на базі основних технічних параметрів супервізорів, що представлені в табл.1.

Застосовуючи теорію неповної подібності та розмірностей створюються умовні критерії подібності та критеріальне рівняння на основі умовних критеріїв подібностей. Умовними критеріями подібності називаються прості безрозмірні степеневі комплекси, що сформовані із визначальних величин.

При використанні евристичного методу визначаються наступні умовні критерії подібності:

 – величина, яка характеризує енергетичний резерв супервізорів;

 – величина, яка характеризує швидкодію супервізорів.

На підставі визначених умовних критеріїв подібності створено критеріальне рівняння, яке приймає наступний вигляд:

                                                                           (3)

Результати розрахунку значень умовних критеріїв подібностей зведені в табл.1
Таблиця 1

Перелік основних технічних параметрів супервізорів

№

Супервізори

Tc,

ºС

U,

В

I,

мА

tзд,

мкс

f,

МГц

Pp, мВт

Критерії

Рр/(U  . I)

f . tзд

1

LM3723

85

5

0,4

0,19

20

282,61

141,30

3,80

2

LP3470

85

4,3

0,31

0,18

20

282,61

212,01

3,60

3

LM3713

125

3,3

0,18

0,20

20

108,70

182,99

4,00

4

LM809

85

4,7

0,33

0,24

20

282,61

182,21

4,80

5

LMC6953

85

6

0,51

0,10

20

282,61

92,36

2,00

6

MCP809

85

2,8

0,14

0,24

20

282,61

720,94

4,80

7

LM3709

85

3,3

0,22

0,20

20

282,61

389,27

4,00

8

LM3705

85

2,5

0,11

0,20

20

282,61

1027,67

4,00

9

LM33460

85

3,3

0,22

0,20

20

282,61

389,27

4,00

10

MCP102

125

3

0,19

0,10

20

108,70

190,69

2,00

11

MCP131

125

5,5

0,45

0,10

20

108,70

43,92

2,00

12

LM3708

85

2

0,2

0,22

20

282,61

706,52

4,40

 

 На основі умовних критеріїв подібності створюємо множину К, яка в свою чергу дискретуються в підмножини: А, В, С, D. (Кількість підмножин визначається евристичним методом). Підмножина А має найбільший енергетичний резерв та низьку швидкодію, тому її доцільно вдосконалювати по розширенню функціональних можливостей для підвищення швидкодії. Підмножина В має низьку швидкодію та низький енергетичний резерв: рекомендується вдосконалення по підвищенню швидкодії та енергетичного резерву. Підмножина С має високу швидкодію та низький енергетичний резерв: рекомендується підвищення енергетичного резерву; підмножина D–високу швидкодію та великий енергетичний резерв, тому не потребує вдосконалення по розглянутим в цій статті показникам (в межах нашої роботи DÎ{}).

 

так
 

ні
 

 

 

Рисунок 1 - Алгоритм визначення резервів за енергетичними та швидкісними показниками супервізорів на основі теорії неповної подібності та розмірностей

Висновки

1.       Створено перелік із основних технічних параметрів дванадцяти типів супервізорів найбільш поширених фірм Microchip, Texas Instrument;

2.       Запропоновано алгоритм, який дозволяє визначити енергетичні та швидкісні можливості супервізорів і напрямок удосконалення відповідних моделей (LM3705, LM3708, MCP809) за рахунок визначення резервів за енергетичними та швидкісними показниками на основі теорії неповної подібності та розмірностей.

Література:

1.  Лукашенко В. М. О перспективности таблично-алгоритмических методов при реализации високих информационных технологий [Текст] / В. М. Лукашенко // Вісник ЧІТІ. – 2000. ‑ № 4. ‑ C. 18 – 22.

2.  Лукашенко А. Г. Виявлення резерву предмета дослідження на основі теорії неповної подібності та розмірностей / А. Г. Лукашенко, О. А. Кулигін, В. М. Лукашенко // Вісник Хмельницького національного університету. – 2009. ‑ № 3. ‑ C. 184 – 187.

3.  Лукашенко В.М. Многокритериальная качественная оценка фирм изготовителей микроконтроллеров / В. М. Лукашенко, М. В. Чичужко, В. А. Лукашенко // Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград : КНТУ, 2013. – Вип. 26. – С. 155–160.

4.  Lukashenko V.M. Determination method of efficiency units for conditional similarity criterion / M.V. Chichuzhko, D.A. Lukasheneko, V.A. Lukasheneko // Вісник Черкаського державного технологічного університету. Серія: технічні науки. – Черкаси : ЧДТУ, 2013. – № 2. – С. 44–47