Блок управления стабилизатора пременного напряжения (стр. 3 из 6)
Отказ - нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и внезапные.
Постепенный отказ - вызывается в постепенном изменении параметров элементов схемы и конструкции.
Внезапный отказ - проявляется в виде скачкообразного изменения параметров радиоэлементов (РЭ).
Все изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.
В работе изделия существуют 3 периода.
Рисунок 3.1 – Периоды работы изделия
На рисунке 3.1 показан график зависимости интенсивности отказов от времени эксплуатации.
1 - период приработки, характеризуется приработочными отказами.
2 - период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.
3 - период износа - внезапные и износовые отказы.
Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.
Качественные характеристики:
- безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки
- ремонтопригодность - свойство изделия, приспособленность к :
1) предупреждению возможных причин возникновения отказа
2) обнаружению причин возникшего отказа или повреждения
3) устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания
- долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно)
- сохраняемость - сохранение работоспособности при хранении и транспортировке.
Количественные характеристики:
-интенсивность отказа ЭРЭ: li ;
- вероятность безотказной работы:
. (3.1)- средняя наработка на отказ:
Тср. = 1/λ∑. (3.2)
- интенсивность отказа изделия:
λ∑ = λ1 + λ2 + ... + λn. (3.3)
- вероятность отказа:
Q(t) = 1 – P(t). (3.4)
Рисунок 3.2 - График безотказной работы и вероятности отказов
Интенсивность отказов зависит так же от коэффициента нагрузки (Кн) и от температуры окружающей среды (tокр), которая влияет на коэффициент α (коэффициент влияния температуры).
Для удобства расчета однотипных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), находящихся в одинаковых температурных условиях и работающих в одинаковых (близких) эксплутационных режимах, можно объединить в одну группу.
Произвожу расчет надежности на компьютере с помощью программы для расчета надежности: «Автоматизированная система расчета надежности» (АСРН) и результат записываю в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 Расчет надежности
| Тип ЭРИ | Количество | Схемная позиция | lб (бсг) | lэ, 1/ч | lэ*n, 1/ч |
| Интегральные микросхемы | |||||
| LM358N | 1 | DA1 | - | 1.55·10-2 | 1.55·10-2 |
| LM317 | 1 | DA2 | - | 1.55·10-2 | 1.55·10-2 |
| КР1158ЕН5А | 1 | DA3 | 0.37·10-7 | 0.94·10-7 | 0.94·10-7 |
| CD4060BE | 1 | DD1 | - | 1.67·10-5 | 1.67·10-5 |
| К561ИЕ11 | 1 | DD2 | 1.9·10-8 | 0.55·10-7 | 0.55·10-7 |
| КР1533ИЕ11 | 1 | DD3 | 1.9·10-8 | 0.55·10-7 | 0.55·10-7 |
| Продолжение Таблицы 3.1 | |||||
| Тип ЭРИ | Количество | Схемная позиция | lб (бсг) | lэ, 1/ч | lэ*n, 1/ч |
| Полупроводниковые приборы | |||||
| КД243А | 1 | VD3 | 0.75·10-7 | 2.47·10-7 | 2.47·10-7 |
| КД521А | 1 | VD4 | 0.75·10-7 | 2.47·10-7 | 2.47·10-7 |
| КТ361Г | 1 | VT1 | 0.6·10-7 | 1.33·10-7 | 1.33·10-7 |
| КТ973А | 1 | VT2 | 0.6·10-7 | 1.01·10-7 | 1.01·10-7 |
| Оптоэлектронные полупроводниковые приборы | |||||
| АЛ307КМ | 1 | HL1 | 0.6·10-7 | 1.19·10-9 | 1.19·10-9 |
| Резисторы | |||||
| С2-23 | 8 | R1-R3, R5-R6, R9, R11, R19 | 0.65·10-7 | 1.91·10-7 | 1.53·10-6 |
| С2-23 | 7 | R4, R12-R17 | 0.65·10-7 | 0.67·10-7 | 0.47·10-6 |
| RM-065 | 1 | R7 | 2.4·10-9 | 0.36·10-6 | 0.36·10-6 |
| С2-23 | 3 | R8, R10, R18 | 0.65·10-7 | 0.95·10-7 | 2.86·10-7 |
| Конденсаторы | |||||
| КМ-6 | 5 | C1, C4, C6, C8, C10 | 1.9·10-7 | 0.91·10-7 | 0.45·10-6 |
| К10-17а | 1 | C2 | 3·10-8 | 1.51·10-9 | 1.51·10-9 |
| К10-17а | 2 | C3, C9 | 3·10-8 | 0.41·10-8 | 0.83·10-8 |
| К10-17а | 2 | C5, C7 | 3·10-8 | 2.08·10-9 | 0.42·10-8 |
| Платы с металлизированными сквозными отверстиями | |||||
| Печатная плата | 1 | 1 | 1.7·10-11 | 2.88·10-7 | 2.88·10-7 |
| Итого для модуля: | 3.1·10-5 | ||||
По формуле 3.2 определяем среднюю наработку на отказ:
Тср. = 1/λ∑ = 1/3.1·10-5 = 32258,1 часов или 3,7 года.
Строим график зависимости безотказной работы от времени для предлагаемой схемы средствами программы MS Excel на 10 лет
P0(t)=1; P1(t)=0,7; P2(t)=0,4; P3(t)=0,3; P4(t)=0,22; P5(t)=0,18; P6(t)=0,15; P7(t)=0,1.
Рисунок 3.3 График надежности РЭА
По результатам проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что так как наработка на отказ составила 32258,1 часов, что вполне приемлемо. Если учесть, что год содержит 8760 часов, то изделие должно безотказно проработать приблизительно 3,7 лет, если будет работать круглосуточно, что
вполне приемлемо для радиоаппаратуры.
3.2 Компоновка печатной платы, проектируемого изделия РЭА
3.2.1 Краткие теоретические сведения
Процесс разработки печатной платы складывается из следующих операций:
а) компоновка печатной платы, в процессе которой находят оптимальное размещение навесных элементов на печатной плате, согласно электрической принципиальной схеме изделия. В результате компоновки находят положения контактных площадок для подключения всех элементов;
б) разводка печатных проводников. Цель этой операции – провести проводники, соединяющие контактные площадки, так, чтобы они имели минимальную длину, и минимальное число переходов на другие слои с целью устранения пересечений;
в) оформление чертежа с соблюдением требований стандартов.
Компоновка радиотехнического изделия — это размещение на плоскости или в пространстве различных элементов изделия. Такими элементами могут быть радиодетали (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т. п.), функциональные узлы различного конструктивного исполнения (модули, интегральные, микросхемы, микросборки и т. п.), блоки и приборы. В результате компоновки должны быть определены геометрические размеры, форма, ориентировочная масса изделия и взаимное расположение всех элементов в конструкции.
При разработке компоновки радиотехнического изделия учитывают сложную совокупность факторов, связанных с особенностями функционирования в эксплуатации изделия, электрическими взаимосвязями и тепловыми режимами внутри РЭА, геометрическими размерами и формой отдельных элементов конструкции.