Diagnostiikan toiminta todennettiin sekä oikosulkemalla että irrottamalla anturijohto. Kum-massakin tapauksessa sovitin lähetti halutun virhesignaalin, sekä sytytti etulevyn LEDin vir-heellisen toiminnan merkiksi. Sovittimen virrankulutukseksi mitattiin suurimmillaan 35 mA, joten teholähteeksi olisi sopinut myös huomattavasti pienempi tehoinen DC/DC -moduuli.
Jatkuvan tehontarve sovittimella on 0.42 W kun taas käytössä oleva muunnin kykenee tuot-tamaan 2 W jatkuvan tehon. Kumminkin kuten kappaleessa 3.3.1 todettiin, muuntimen vaa-timan laajan käyttöjännitealueen takia sen vaihtaminen ei ollut kannattavaa. Toisaalta tehok-kaamman muuntimen käyttäminen ei nosta sovittimen hintaa merkittävästi ja on varmatoi-misempi, koska sitä ei tarvitse käyttää lähellä tehorajaa. Käyttöjännitteen raja-arvot sekä suojauksen toimivuus todennettiin laboratorio-olosuhteissa.
6 YHTEENVETO
Työn tavoitteena oli parantaa käytössä olevan TDP-akselilaskentasovittimen valmistetta-vuutta ja pitää se samalla yhteensopivana vanhemman järjestelmän kanssa.
Diplomityön aluksi selvitettiin sovittimen nykyinen toiminta sekä taustaa sovittimen käy-tölle. Pohjatietojen perusteella suunniteltiin uusi piirilevy ja sille suoritettiin tarpeelliset mit-taukset sekä kenttätestit. Tarkoituksena oli selvittää täyttääkö päivitetty laite sille määrätyt spesifikaatiot. Sovittimelle suunniteltiin täysin uusi piirilevy ja samalla käytetyt komponen-tit muutettiin läpiladottavista pintaliitosmallisiksi. Kaikki komponenkomponen-tit voitiin korvata säh-köisesti vastaavilla pintaliitoskomponenteilla. Laite on ollut käytössä 90 -luvun lopulta läh-tien, joten komponenttien elinkaaren tarkistaminen nähtiin myös tarpeellisena. Elinkaari huomioitiin uusien komponenttien valinnassa, jolloin rakennetun sovittimen elinkaari saatiin mahdollisimman pitkäksi.
Sovittimen toivottu käyttöikä on yli 20 vuotta. Komponenttitasolla käyttöikää tutkiessa huo-mio kiinnittyy erityisesti kondensaattoreihin ja näin ollen niiden valintaan kiinnitettiin eri-tyistä huomioita. Tutkimuksen perusteella käytössä olleet elektrolyyttikondensaattorit vaih-dettiin tantaalikondensaattoreiksi, jolloin saavutetaan pidempi elinikä. Elinikää tutkittiin ti-lastollisesti, mutta pitkäaikaisia käytännön testejä ei suoritettu. Uudella suunnittelulla tuot-teen elinkaarta sekä elinikää saatiin kasvatettua huomattavasti; sovittimen laskennallinen elinikä kasvoi 24 vuodesta 74,2 vuoteen.
Valmistettu sovitin on suoraan yhteensopiva vanhan järjestelmän kanssa, jolloin järjestel-mään ei tarvitse tehdä muita muutoksia. Laitteen liittimet sekä mekaniikka pystyttiin pitä-mään aikaisempaa vastaavana, joten käyttäjä tai asentaja ei huomaa muutosta. Tällöin väl-tytään käytettävyysongelmilta, esimerkiksi virheelliseltä asennukselta. Uuden version tun-nistaa tarvittaessa etulevystä sekä laitteen arvokilvestä.
Käytännön testeissä oikeassa käyttöympäristössä neljän viikon ajan jaksolla ei ongelmia ha-vaittu. Laite toimi sille määritetyllä tavalla, eikä virheellisiä toimintoja esiintynyt testauksen aikana. Pidempi aikaisten testien jälkeen uudella sovittimella voidaan tarvittaessa korvata vanhat sovittimet.
7 LÄHTEET
Alexander Weiler, A. P., 2006. Application Report: High-Speed Layout Guidelines, s.l.:
Texas Instruments.
Almeida, R., 2015. Understanding DFM and Its Role in PCB Layout. The PCB Design Magazine, maaliskuu, pp. 10-16.
Analog Devices, 2009. Decoupling techniques MT-101, s.l.: Analog Devices.
Ardizzoni, J., 2005. A Practical Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board Layout. Analog dialogue, volume 39, number 3.
Avago Technologies, 2014. AV02-4387EN: Optocouplers Designer's Guide, s.l.: Avago Technologies.
Bart Boesman, D. P. W. A. C. V., 2013. Modeling the Low- and High-Frequency Impedance of Thermal Reliefs, Brugge: IEEE.
Caswell, G., ei pvm Conformal Coating: Why, What, When, and How, Maryland: DfR Solutions.
Chemtronics, ei pvm Conformal coatings guide, s.l.: s.n.
Clyde F Coombs, J., 2008. Printed Circuits Handbook. Kuudes painos toim. s.l.:the McGraw-Hill Companies.
Doug Brooks, 1998. 90 Degree Corners: The Final Turn, s.l.: UltraCAD Design, Inc..
Euroopan parlamentti ja neuvosto, 2011. EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2011/65/EU; tiettyjen vaarallisten aineiden käytön rajoittamisesta sähkö- ja elektroniikkalaitteissa, s.l.: Euroopan unionin virallinen lehti.
Euroopan parlamentti ja neuvosto, 2014. EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2014/30/EU, sähkömagneettista yhteensopivuutta koskevan jäsenvaltioiden lainsäädännön yhdenmukaistamisesta. s.l.:s.n.
European Railway Agency, 2014. RAILWAY SAFETY PERFORMANCE 2014, s.l.:
European Railway Agency.
European Union Agency for Railways, 2016. Railway Safety Performance in the European Union, ISBN 978-92-9205-049-8, Belgium: European Union Agency for Railways.
Exida, 2012. Electrical & Mechanical Component Reliability Handbook, volume 1. 3 toim.
Sellersville: Exida.
Grossmann, G. Z., 2011. The ELFNET Book on Failure Mechanisms, Testing Methods, and Quality Issues of Lead-Free Solder Interconnects. London: Springer.
Harry Trip , 2003. Tips for Preventing ‘Tombstoning’ of Chip Components, Breda, Alankomaat: Cobar Europe BV.
Henninger, T., ei pvm PCB Surface Finishes, s.l.: s.n.
Henry J. Zhang, L. T., 2012. Application Note 136: PCB Layout Considerations for Non-Isolated Switching Power Supplies, s.l.: s.n.
Hundal, M. S., 1993. Concurrent Engineering. Teoksessa: Designing to cost. 3 toim.
s.l.:Springer US, pp. 329-351.
Intel, 2000. Intel's Packaging Databook 2000, Chapter 7: Leaded Surface Mount Technology (SMT), s.l.: Intel.
International Electrotechnical Commission, 2004. Reliability data handbook –Universal model for reliability predictionof electronics components, PCBs. 1 toim. Geneva:
International Electrotechnical Commission.
International Electrotechnical Commission, 2010. EC 61508-2 Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 2:
Requirements for electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems, s.l.: International Electrotechnical Commission.
International Electrotechnical Commission, 2010. IEC 61508-1: Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems, Geneve: IEC.
IPC – Association Connecting Electronics Industries, 2005. IPC-7351, Bannockburn: IPC.
IPC – Association Connecting Electronics Industries, 2012. Generic Standard on Printed Board Design 2221B. s.l.:IPC Inc..
Jordan, B. ,. A., 2013. An Introduction to Rigid-Flex PCB Design Best Practices: Golden Rules for First Time Success in Rigid-Flex, s.l.: Altium.
Järvinen, L., 2010. Turvalaitteiden suunnittelu 2. luento. Helsinki: Liikennevirasto.
Liikenne- ja viestintäministeriö, 2016. Liikennejärjestelmä.fi. [Online]
Available at: http://liikennejarjestelma.fi/turvallisuus/rautatieliikenteen-turvallisuus/
[Haettu Syyskuu 2016].
Liikennevirasto, 2012. Liikenneviraston tilinpäätös 2012. [Online]
Available at:
http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf3/lr_2013_liikenneviraston_tilinpaatos_20 12_web.pdf
[Haettu Syyskuu 2016].
Liikennevirasto, 2014. Ratatekniset ohjeet (RATO) osa 6: Turvalaitteet. Helsinki:
Liikennevirasto.
Liikennevirasto, 2016. http://www.tasoristeys.fi/. [Online]
Available at: http://www.tasoristeys.fi/
[Haettu Syyskuu 2016].
Linlin Gu, X. R. M. X. K. Y., 2009. Means of Eliminating Electrolytic Capacitor in AC/DC Power Supplies for LED Lightings, s.l.: IEEE.
Mardiguian, M., 2014. Controlling Radiated Emissions by Design. Teoksessa: Third Edition toim. St Remy-les-Chevreuse, France: Springer International Publishing, pp. 135-141.
Mark Fortunato, 2012. Temperature and Voltage Variation of Ceramic Capacitors, or Why Your 4.7µF Capacitor Becomes a 0.33µF Capacitor. [Online]
Available at: http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/TUT5527.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
Mark Ingels, M. S. S., 1997. Design Strategies and Decoupling Techniques for Reducing the Effects of Electrical Interference in Mixed-Mode IC’s, s.l.: IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 32, NO. 7.
Maxim Integrated, 2011. 19-0001;Rev 3;11/15. [Online]
Available at: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/ICL7665.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
Michael Yuen, H. B. K. H. P., 1999. TOMBSTONING OF 0402 AND 0201 COMPONENTS:
"A STUDY EXAMINING THE EFFECTS OF VARIOUS PROCESS AND DESIGN PARAMETERS ON ULTRA-SMALL PASSIVE DEVICES", Neenah, WI: s.n.
Mipro, 2016. Mipro Oy internet sivu / Historia. [Online]
Available at: http://www.mipro.fi/yritys/historia
[Haettu 30 elokuu 2016].
Montrose, M. I., 1999. EMC and the Printed Circuit Board:Design, Theory, and Layout Made Simple. 1 toim. New York: Wiley-IEEE Press.
Morita, G., 2010. Capacitor Selection Guidelines for Analog Devices, Inc., LDOs, Norwood, MA: Analog Devices.
National Semiconductor, 1976. Linear Brief 35: Adjustable 3-Terminal Regulator for
Low-Cost Battery Charging Systems. [Online]
Available at: http://www.ti.com/lit/an/snoa693/snoa693.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
NexLogic technologies inc., ei pvm Design-For-Test Considerations For PCB Design , San jose: s.n.
OMRON, ei pvm Common Precautions for MOS FET Relays, s.l.: s.n.
Omron, ei pvm Solid State Relay User's Guide, s.l.: s.n.
Onnettomuustutkintakeskus, 1996. A1/1996R Junaonnettomuus Jokelassa 21.4.1996, Helsinki: Onnettomuustutkintakeskus.
Onnettomuustutkintakeskus, 1996. A1/1996R/valokuvaliite, Helsinki:
Onettomuustutkintakeskus.
Onnettomuustutkintakeskus, 1998. A 1/1998 R, Junaonnettomuus Jyväskylässä 6.3.1998, Helsinki: Onnettomuustutkintakeskus.
Poulin, D., 2007. Characteristics of Conformal Coatings, s.l.: s.n.
Prymak, J. D., 2008. Comparison of Ceramic and Tantalum Capacitors, Greenville, SC:
Kemet.
Ritchey, L. W., 2003. Right the first time: A practical handbook on high speed PCB and system design, s.l.: Speeding Edge.
Sam G. Parler, J. ,. L. L. M., 1999. redicting Operating Temperature and Expected Lifetime of Aluminum-Electrolytic Bus Capacitors with Thermal Modeling, Liberty, SC 29657:
Cornell Dubilier.
Smith, D. L., 2011. Reliability, Maintainability and Risk. 8 toim. Oxford: Butterworth-Heinemann.
Spirent Communications PLC, 2002. PCB CAD Design Guidelines Document 001-7001-001, Honolulu: Spirent Communications.
STMicroelectronics, 2016. DocID2145 Rev 26. [Online]
Available at:
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/15/55/e5/aa/23/
5b/43/fd/CD00000446.pdf/files/CD00000446.pdf/jcr:content/translations/en.CD00000 446.pdf
[Haettu Syyskuu 2016].
Taninoy Roy, L. S. P., 1998. ESR and ESL of Ceramic Capacitor Applied to Decoupling Applications. s.l.:IEEE.
Teverovsky, A., 2016. Degradation of Leakage Currents and Reliability Prediction for Tantalum Capacitors , s.l.: IEEE.
Texas Instruments, 2011. μA78L00 Series Positive-Voltage Regulators. [Online]
Available at: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua78l05a.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
Tilastokeskus, 2012. Liikennetilastollinen vuosikirja 2012, Helsinki: Tilastokeskus.
Tilastokeskus, 2015. Suomen virallinen tilasto (SVT): Tieliikenneonnettomuustilasto, ISSN=1798-758X. 2015, Liitetaulukko 1. Liikenteessä kuolleet ja loukkaantuneet 1995–
2015. [Online]
Available at: http://www.stat.fi/til/ton/2015/ton_2015_2016-06-15_tau_001_fi.html [Haettu Syyskuu 2016].
Tilastokeskus, 2016. http://tilastokeskus.fi/. [Online]
Available at: http://tilastokeskus.fi/tup/suoluk/suoluk_liikenne.html#vesiliikenne [Haettu Syyskuu 2016].
Togashi, M., 2009. EMC Design for High-Speed Digital Circuits EMC Design for Power Lines. Teoksessa: TDK EMC TECHNOLOGY--GUIDEBOOK FOR EMC. s.l.:TDK Corporation, p. 62.
Traco Power, 2016. DC/DC Converters TES 2N Series 2 Watt. [Online]
Available at: http://www.tracopower.com/products/tes2n.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
Trip, H., 2003. Tips for Preventing ‘Tombstoning’ of Chip Components, Breda, Holland:
Cobar Europe BV.
Vishay, 2011. Document Number: 83741 , Optocouplers and Solid-State Relays Application
Note 02. [Online]
Available at: http://www.vishay.com/docs/83741/83741.pdf [Haettu Syyskuu 2016].
Wright, A., ei pvm Printed circuit surface finishes - Advantages and Disadvantages, New bedford: s.n.
XPPower, 2011. 2 Watt ISP Series. [Online]
Available at: http://www.xppower.com/pdfs/SF_ISP.pdf
[Haettu Syyskuu 2016].
Zumbahlen, H., 2007. Basic Linear Design ISBN 0-916550-28-1. s.l.:s.n.