Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика (стр. 3 из 5)

Кроме того, по (4.6) найден коэффициент технического использования.

К_т.и(t)_.=К_г(t)∙t_д/t_ном,(4.6)

где t_ном=17520 ч – время, на протяжении которого объект используется по назначению;

t_д= t_ном-t_∑B- t_∑ТО – действительное время работы,

где t_∑ТО=100 ч – время технического обслуживания.

В свою очередь t_∑B определяется по формуле:

t_∑B=n_в·Т_в,(4.7)

где n_в= λ_∑·t_ном=1,089 – среднее число ремонтов за время t_ном.

Получили, что t_∑B=1,4 ч.

Таким образом К_т.и(t_б.р.)_.=0,994

Рисунок 4.1 - График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени: а) P_br – расчетная вероятность безотказной работы; б) Pzad – заданная вероятность безотказной работы

Рисунок 4.2 – График зависимости коэффициента готовности объекта от времени

Рисунок 4.3 – График зависимости коэффициента оперативной готовности объекта от времени

Рисунок 4.4 – График зависимости коэффициента технического использования объекта от времени

5. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

Цельюданногорасчета являетсяуточненная оценка показателей безотказности и других ПН на основе использования более адекватных моделей отказов и более полного учета факторов, влияющих на безотказность объекта.

5.1 Исходныеданные и предварительный анализ

Уточненный расчетпроводился для ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаны с использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench (см. рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench

Карта напряжений, позволяющая рассчитать электрический режим любого элемента ФУ, представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1 – Карта напряжений для исследуемого ФУ

Элемент	Рабочее напряжение	Рабочая мощность	Номинальная мощность	Номинальное рабочее напряжение
R3	1,83 В	2 мВт	0,125 Вт	–
R4	6,73 В	59,22 мкВт	0,125 Вт	–
С1	0,428 В	–	–	50 В
С3	2,26 В	–	–	50 В
С4	0,026 В	–	–	10 В

Перечень комплектующих элементов по данному ФУ представлен в прил. Б. Поскольку специальные элементы теплозащиты не предусмотрены, то берем максимальную температуру окружающей среды Т=50°С. Результаты вибрационного расчета и расчета на ударную прочность предполагаются брать усредненными и учитываются с помощью коэффициентов, определяемым по таблицам в зависимости от условий эксплуатации.

Перед уточненным расчетом был проведен качественный анализ элементной базы ФУ и выделены:

- элементы, имеющие постоянную интенсивность отказов (контактные пайки, резисторы постоянной емкости R3, R4, керамические конденсаторы C1, C3, С4);

- элементы, имеющие непостоянную интенсивность отказов, подверженные при эксплуатации износу (транзистор VT1).

5.2 Уточненный расчет надежности по внезапным отказам

Для каждого элемента схемы определяется уточненное значение интенсивностей отказов по соотношению:

λ_ут=λ₀∙∏·

_i,(5.1)

где λ₀ –базовая интенсивность отказов типа элементов, определенных при нормальных климатических условиях и нормальном электрическом режиме;

_i – поправочные коэффициенты, учитывающие условия и режимы эксплуатации изделий, особенности конструкции, отработанности технологического процесса и др.

Для резисторов R3, R4 λ₀=0,07∙10

ч (пленочные высокостабильные), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Е_а=0,08, А=0,71, В=1,1.

По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры (см. табл. 5.2).

,(5.2)

где Т=50°С – температура корпуса.

,(5.3)

где P – мощность рассеяния.

По 5.3 были найдены коэффициенты влияния мощности рассеяния (см. табл. 5.2). Коэффициент влияния жесткости электрического режима был найден по (5.4) (см. табл. 5.2).

,(5.4)

где S=P_раб/P_ном-коэффициент нагрузки;

P_раб, P_ном – рабочая и номинальная мощности резистора соответственно.

Значение коэффициента влияния уровня качества

=10. Значение коэффициента влияния жесткости условий эксплуатации =16 (см. табл. 5.2).

С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для резисторов (см. табл. 5.2).

Для конденсаторов С1, С3, С4 – λ₀=0,00099∙10

ч (керамические общего назначения), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Е_а=0,35, А=3, В=0,6, Д=0,09 (см. табл. 5.3).

,(5.5)

где С – емкость конденсатора;

D – постоянный коэффициент.

По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры и по (5.5) коэффициент влияния емкости (см. табл. 5.3).

Значение коэффициента влияния последовательного сопротивления

=1, коэффициент влияния уровня качества =10, коэффициент влияния жесткости условий эксплуатации =20. С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для конденсаторов (см. табл. 5.3).

Таблица 5.2 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для резисторов

ЭРИ	Ea	A	B	λ0∙10 ч	т					λут.рез∙106ч
R3	0,08	0,71	1,1	0,07	1,273	0,0886	0,723	10	16	0,913
R4	0,08	0,71	1,1	0,07	1,273	0,0225	0,71	10	16	0,2278

Таблица 5.3 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для конденсаторов

ЭРИ	Еа	А	В	Д	λ0∙10 ч						λут.конд∙106ч
С1	0,35	3	0,6	0,09	0,00099	0,234	2,872	1	10	20	0,133
С3	0,35	3	0,6	0,09	0,00099	0,234	2,872	1	10	20	0,133
С4	0,35	3	0,6	0,09	0,00099	0,537	2,872	1	10	20	0,305

Общая уточненная интенсивность внезапных отказов по данному ФУ определяется суммой уточненных внезапных отказов ЭРИ, λ_ут.i=1,712∙10^-6 ч

. График зависимости вероятности безотказной работы от времени исследуемого ФУ по внезапным отказам представлен на рис. 5.1.

Рисунок 5.1 – График зависимости вероятности безотказной работы от времени при внезапных отказах исследуемого ФУ