可靠性设计

AaronSpark

基础设计的可靠性


1：所有零件的选取都满足-40度到+85度的工作范围。

2：整体为小板结构(最大尺寸为106mmX64mm),机械强度好，具有较高的抗振动，冲击性能。

3：所有线路板均固定在底板上，而底板利用1.5mm厚铁板扳金制成，

其纵横均有90度角弯折，可得到最高的机械强度。

4：温度性能：线路板为环氧树脂制造，在温度105度下其不会软化（按最坏估计）

在-40度低温下，其变型能力差，变得更脆，但特殊设计的外壳，使线路板不受到外部力的作用。



热力学设计的可靠性


（热涨冷缩方面的考虑）

1：所有线路板之间，及线路板与外壳之间均留有适当的间隙。

2：贴片元件为塑料封装，其热膨胀系数和环氧线路板接近，不使用陶瓷封装元件。

但塑料元件防水性能不好，安装好后，利用整体线路板环氧灌封进行弥补。

3：金属化孔：最小的孔径大于0.5MM，而板厚为1.5MM，小于3.5的临界值。

降低由于金属化孔的金属和环氧板基之间的膨胀系数不同而脱落的可能性。



电源的可靠性


1：电源的上限容量大：实际整机耗电不超过2W，再为传感器供应5-6W

（24V 250MA），在最高温度85度时，电源能可 靠提供10W输出。

而在常温25度，甚至能够提供20W输出.

2：开关变换的主元件为整机中最大的发热源，它的散热关系到整套系统的可靠性。

使用专业定制散热片，再加上紧贴金属外壳，实测效果令人满意。

3：电源输入的高压和脉冲，有TVS元件和自恢复保险联合控制

4：开关变压器的绕组，匝数，线径，绝缘，磁芯间隙，生产工艺，都是按照最严格的要求进行设计和生产。

5：输入的EMI滤波，可防止干扰输出，和避免外界干扰输入。

6：每路电源输出都使用C-L-C型复合滤波，对负载的脉冲干扰降到最小。

7：特殊线路板，大面积接地包围所有元件，使空间电磁干扰做到最小。



处理器的可靠性


1：电源消耗小，2MA，不发热，器件为宽温工作范围。

2：集成度高，绝大部分的操作在芯片内部完成，不需通过CPU管脚通讯。减少干扰错误，

3：CPU和外部的元件的通讯都通过专用硬件完成，CPU访问外部只对内部寄存器操作，和集成电路引脚不直接打交道，克服了引脚上的可能的干扰。

4：电源特为CPU供电再次通过RC滤波。

5：主动电源负载：负载的改变是导致电压纹波干扰的主要原因。

但本机每次的负载的改变都是受CPU控制的，在负载改动的时候，CPU不和任何外面的器件通讯，

也不采集任何的输入信号。

6：最怕干扰的时刻，就是程序的运算。

为了保障可靠，在一次 程序运算的整个过程：

CPU的所有输入和输出引脚不变。

不采集任何输入信号。

不控制任何负载的改变。

不和任何元件通讯。



震荡时钟的可靠性


现代的微处理器结构中 ，时钟源为最易出毛病的地方之一。

采取的措施如下：

1：采用优质高稳定晶体振荡器

2：低频率（4MHZ），因为频率越低越稳定。

3：加大的偏置激励电流。因为电流越大越不容易停振。

4：集成电路外面的短引线，小于1厘米。降低了干扰，保证振荡稳定。

5：引线周围为大面积地线包围屏蔽，防止干扰输出.



输入系统的可靠性


1：同步采样，能保证输入信号的一致和稳定。

2：将传统的采样由连续的“线”缩小到一个“点”，干扰的机会和比例大大降低。

3：输入所用的公共母线内置，使外面的接线简化。

4：无论何种输入，全光藕隔离。

5：传统PLC的输入回路的阻性限流，消耗大，温升高。

采取特殊的驱动方式，大大降低了输入回路的电流，减少温升。



输出系统的可靠性


1：分时访问，同步输出：无论点数多少，输出完全同步。

2：特殊的驱动，降低了功耗和温升。

3：继电器使用了较大体积的规格。

实践证明：太小体积继电器在高温和重负载下脱离不可靠。

4：晶体管使用了高压大电流场效应管，更可靠的驱动大负载。



操作系统的可靠性


1：特殊的循环整体设计，自动定时处理。

2：用最少的资源，程序代码和应用的内部寄存器。越简单越可靠。

3：硬件的看门狗和软件的看门狗相结合，最快的从错误中恢复。



软件可靠性


1：单线程结构，减少中断：中断技术虽提高了CPU的利用率，但牺牲了可靠性。

2：并行操作，命令的执行与周期无关，并不干扰冲突。

3：结构简单，中文编程，减少出错可能性，并提高了编写和校验速度。

4：特殊复杂的运用由专用命令进行简化。



最后的可靠


关于可靠性，虽然上面提到了一些，还有一些没有写出来，但是只要发现问题，一定把它彻底解决。

任何东西都不是十全十美的。

如果一个产品，它的设计者，生产者，经营者就认为彻底可靠。

就以这态度来说，这就不可靠。

作为我的产品，如各位用户在使用的过程中，发现有任何上面提到但解决不彻底，或者新问题，请以最快的速度通知我。

让我们共同完善。

zlh79

支持呀，写的号