Маршрутный компьютер-тестер для автомобилей (стр. 4 из 12)
, (4.3)где P(t) - вероятность безотказной работы (вероятность того, что в пределах заданной наработки, при заданных условиях отказа не произойдет);
е - основание натурального логарифма;
- интенсивность отказов;t - время безотказной работы.
Величина
t показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя за единицу времени.Интенсивность отказов рассчитывается как сумма интенсивности отказов всех элементов блока. Интенсивность отказов элемента рассчитывается по формуле
, (4.4)где
- интенсивность отказов при нормальных условиях;кн - коэффициент нагрузки;
ку - коэффициент условий;
кТ - температурный коэффициент.
Коэффициент, учитывающий условия работы:
ку=1 - лабораторные условия;
ку=10 - стационарные условия;
ку= 100-700 - бортовые условия;
ку>700 - космические условия.
Температурный коэффициент (кТ) находится в зависимости от совокупности воздействующих факторов и учитывает нагрев конструкции.
Коэффициент нагрузки характеризует электрический режим использования ЭРЭ и ИМС. Для разного вида элементов нагрузкой могут быть и являться различные параметры. Для резисторов, транзисторов - отношение мощности рабочей к номинальной; для конденсаторов - отношение рабочего напряжения к номинальному; для микросхем - отношение коэффициента разветвления рабочего к номинальному.
Коэффициент нагрузки резисторов рассчитывается по формуле (4.5), конденсаторов - по формуле (4.6), а ИМС - по формулам (4.7) и (4.8)
, (4.5) где Рраб - нагрузка на резистор в рабочем режиме;Рном - номинальная нагрузка.
, (4.6)где Uраб - напряжение на конденсаторе в рабочем режиме;
Uном - напряжение номинальное.
, (4.7)где Рраб - нагрузка на ИМС в рабочем режиме;
Рном - номинальная нагрузка ИМС.
, (4.8)где Краз.раб - рабочий коэффициент разветвления;
Краз.ном - номинальный коэффициент разветвления.
Подставив справочные данные в формулы (4.5), (4.6), (4.7), (4.8), рассчитал коэффициенты нагрузки, которые приведены в таблице 4.2.
Согласно техническому заданию на дипломный проект условия эксплуатации бортовые (Ку = 100).
Среднее время наработки на отказ рассчитывается по формуле
, (4.9)где
- интенсивность отказов блока;Тср - среднее время наработки на отказ (ожидаемая наработка объекта до первого отказа)
С учетом того, что данная схема используется в бортовых условиях (ку=100) значение
= 0,00001327.Подставив в формулу (4.9) рассчитанное значение
найдем среднее время наработки на отказ: 
Подставив в формулу (4.3) расчетное значение
найдем вероятность безотказной работы блока для t=10000, аналогично найдем значение вероятности безотказной работы для различных значений t: 
Результаты расчетов представлены в таблице 4.2
Таблица 4.2
| Наименованиеи тип элемента | Интенсивность отказов элемента | Коэффициент нагрузки | Температурный коэффициент | Количество элементов | Интенсивность отказов (х0.000001) |
| ИМС M41T56 | 0,1 | 0,5 | 0,1 | 1 | 0,005 |
| ИМС AT24C64 | 0,1 | 0,5 | 0,1 | 1 | 0,005 |
| ИМС MC33290 | 0,1 | 1 | 0,1 | 1 | 0,01 |
| ИМС AT89S53 | 0,1 | 1 | 0,1 | 1 | 0,01 |
| ИМС 7805 | 0,1 | 0,5 | 0,1 | 1 | 0,005 |
| ИМС LM2931 | 0,1 | 0,5 | 0,1 | 1 | 0,005 |
| ИМС SN7413N | 0,1 | 0,5 | 0,1 | 1 | 0,005 |
| Конденсаторы | 0,01 | 0,2 | 0,4 | 10 | 0,008 |
| Резисторы | 0,01 | 0,5 | 0,2 | 43 | 0,043 |
| Транзисторы | 0,5 | 0,3 | 0,5 | 2 | 0,15 |
| Диоды | 0,5 | 0,3 | 0,5 | 2 | 0,15 |
| Пайка | 0,0001 | 1 | 1 | 367 | 0,0367 |
| Итого | 0,1327 |
Данные для построения графика зависимости P(t):
t=1000 P(t)=0,997
t=5000 P(t)=0,981
t=10000 P(t)=0,972
t=20000 P(t)=0,946
t=30000 P(t)=0,911
t=40000 P(t)=0,882
t=50000 P(t)=0,854
t=60000 P(t)=0,816
t=70000 P(t)=0,784
t=75000 P(t)=0,785
По полученным данным построим график зависимости P(t)
Рисунок 4.1 - График зависимости P(t)
5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Описание конструкции МКТ
Большое внимание в настоящее время при конструировании устройств уделяют повышению надежности конструкции, уменьшению габаритов и веса изделия, механизации и автоматизации технологического процесса изготовления того или иного изделия.
Разработанная конструкция МКТ выполнена на двухсторонней печатной плате, изготовленной по типовому технологическому процессу комбинированным способом.
Использование двухсторонней печатной платы позволило сократить материальные и трудовые затраты, использовать средства механизации и автоматизации в процессе изготовления печатной платы, сборки и монтажа.
В качестве материала для изготовления двухсторонней платы использован фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35, толщиной 0,8 мм, обладающий хорошим сцеплением с металлом (проводящим слоем), проницаемостью более 7.
Для обеспечения максимального быстродействия и помехоустойчивости схемы МКТ в разрабатываемой конструкции предусмотрено следующее:
- конденсаторы устанавливаются на той же стороне платы, на которой непосредственно находятся ИМС,
- для подведения напряжения питания и подключения шины «земля» используются крайние контакты электрического разъема,
- проводники по максимуму короткие и располагаются на различных сторонах платы и перекрещиваются под углом 45 или 90 градусов,
Для соблюдения эксплуатационных требований корпуса ИМС располагаются линейно и многорядно.
Конструкция блока используется в бортовой условиях. Максимальные геометрические размеры платы ограничиваются свободным пространством в корпусе. Максимальные габаритные размеры обеспечиваются рациональным взаимным расположением элементов и повышением плотности монтажа.
Для улучшения теплоотвода элементы установлены на плату с зазором.
В данной конструкции блока использованы ИМС со штыревыми выводами, которые выдерживают большие механические нагрузки.
При разработке печатных проводников схемы учены следующие требования:
1) шаг координатной сетки 2,5 мм;
2) минимальный зазор между соседними проводниками не менее 1,5 мм;
3) толщину и ширину проводников определяется в зависимости от материала диэлектрика и плотности тока;
4) минимальная ширина проводников не менее 1,5 мм;
5) отверстия для конденсаторов, микросхем, резисторов металлизированы Ф 1,5 мм;
6) ширина проводников питания по контуру платы не менее 5 мм.
Рекомендации по размещению элементов устройства на плате можно свести к нескольким:
1) функциональные узлы должны быть размещены компактно;
2) элементы излучения и приема сигнала должны иметь как можно более короткие провода подключения.
На печатной плате располагаются микросхемы 7805, LM2931, M41T5, 24C64, MC33290, SN7413N, AT89S53 и ЭРЭ с зазором не менее 2 мм для лучшего охлаждения элементов.
Микросхемы расположены на одной стороне печатной платы. Способ установки обеспечивает доступ и замену любой микросхемы.
Для обеспечения помехоустойчивости на плате установлены 12 конденсаторов. Микросхемы, конденсаторы и резисторы распределены равномерно по всей площади печатной платы. На каждую микросхему приходится не менее 0,05 мкФ. Для увеличения защиты от воздействий внешней среды печатная плата покрыта двойным слоем лака УР-231, который повышает электрическую изоляцию схемы, механическую прочность, хорошо защищает конструкцию от влаги и пыли.
5.2 Определение уровня унификации МКТ
Необходимость в сокращении сроков разработки и освоения массового производства электронных вычислительных машин и систем, состоящих из большого числа элементов, остро ставится вопрос о проведении стандартизации и унификации узлов, отдельных конструкций, отдельных функциональных ячеек.
Унификация устройства - это приведение изделий к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей, что повышает технологичность конструкции, т.е. изделие должно отвечать всем эксплуатационным требованиям, может быть изготовлено в данных условиях с наименьшими затратами времени, труда, материалов при использовании наиболее прогрессивных, экономически оправданных методов производства.