Проектирование схем телефонного сигнализатора

Методическая разработка по теме:

1. "Ориентировочный расчет не резервированного модуля СВТ с учетом влияния внешних воздействий". (Специальность 2201)

2. "Расчет надежности функционального узла РЭА." (Специальность 2301)

Цель работы: Научиться рассчитывать среднюю наработку на отказ и вероятность безотказной работы не резервированного модуля с учетом влияния внешних воздействий.

1. Общие положения.

Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени. Надежность является комплексным свойством, которое обуславливается качественными характеристиками (безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостю) и количественными:

- вероятность безотказной работы:

                                                       -lсх*t

                                               Р = e         ,                         (1)

   где е - основание натурального логарифма;

lсх - интенсивность отказа схемы;

t - заданное время работы схемы.

- средняя наработка на отказ:

                                     Тср. = 1/lсх ,                                           (2)

- интенсивность отказа схемы:

             lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки ,                     (3)

где ln - интенсивность отказов всех элементов данной

      группы;

      lплаты - интенсивность отказов печатной платы;

      lпайки - интенсивность отказа всех паек.

Надежность  элементов функционального модуля является одним из факторов, существенно влияющих на интенсивность отказа изделия в целом. Интенсивность отказов элементов зависит от конструкции, качества изготовления, от условий эксплуатации и от электрических нагрузок в схеме.

Коэффициент нагрузки:

- для транзисторов

                                                     K=Pc/Pc max ,                                   (4)

где Рс - фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе,

Рс max - максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе.

- для диодов

                                                          K=I/Imax ,                                     (5)

где I - фактически выпрямленный ток,

 Imax - максимально допустимый выпрямленный ток.

- для конденсаторов

                                                K=U/Uн ,                                       (6)

где U - фактическое напряжение,

Uн - номинальное напряжение конденсатора.

- для резисторов и трансформаторов

                                                 К=Р/Рн ,                                        (7)

где Р - фактическая мощность рассеивания на радиокомпоненте,

Рн - номинальная мощность.            

При увеличении коэффициента нагрузки, интенсивность отказа увеличивается. Интенсивность отказа увеличивается так же, если радиокомпонент эксплуатируется в более жестких условиях: с повышенной температурой окружающего воздуха и влажности, увеличенных вибрациях, ударах и т. д.

В настоящее время наиболее изучено влияние на надежность коэффициента нагрузки и температуры.

В таблице 1 приведены ориентировочные значения интенсивности отказов для некоторых групп радиокомпонентов при использовании вычислительной техники.

Эти значения интенсивности отказов получены для случая, когда коэффициент нагрузки К=1 и температура t=20° С и обозначаются lо.

Влияние на надежность фактического значения коэффициента нагрузки и температуры учитываем при помощи коэффициента влияния, значения котрого для некоторых групп радиокомпонентов приведены в таблице 2.

Интенсивность отказов при заданном значении температуры окружающей среды и нагрузки определяется по формуле:

                                                       l=lо*a .                                      (8)

2. Исходные данные для расчета.

1. Схема Э3.

2. Перечень используемых компонентов ПЭ и Э3.

3. Температура окружающей среды.

4. Фактическое значение параметра (Кн).

5. Конструктивные особенности радиокомпонентов.

Для удобства расчета, однотипные компоненты, находящиеся при одинаковых (близких) температурах и работающих при одинаковых (близких)  электрических нагрузках, можно объединять в одну группу.

Исходные и расчетные данные заносятся в таблицу 1.3.

3. Расчет.

1. По данным, содержащимся в технических условиях на радиокомпонент, рассчитываем значение параметра, определяющего надежность, а так же структурную характеристику радиокомпонента (для транзистора - кремниевый, для конденсатора - керамический и т. д.). Эти данные внесены в таблицу 3.

2. По формулам 4-7 определяем коэффициент нагрузки.

3. По таблице 2 определяем значение коэффициента a, для этого используем температуру окружающей среды и коэффициент нагрузки из таблицы 3.

4. Из таблицы 1 выбираем значения lо для интересующих нас радиокомпонентов.

5. По формуле 8 рассчитываем интенсивность отказа li каждой группы радиокомпонентов.

6. По формуле ln = n*li , где n - количество радиокомпонентов, определяем интенсивность отказа для каждой группы радиокомпонентов, работающих в одинаковых условиях.

7. По формуле l=l1+l2+...+ln , где l1, l2, ln - интенсивности отказов первого, второго, n - ого элемента с учетом всех воздействующих факторов, находим значения для всего функционального узла, для этого суммируем все цифры, записанные в графе 9.

8. По формуле 3 определяем среднюю наработку на отказ.

9. При заданном времени, в течении которого изделие должно работать безотказно, определяем вероятность безотказной работы по формуле 1.

Контрольные вопросы:

1. Что такое показатель скорости?

2. Перечислить основные качественные показатели надежности и дать им определения.

3. Перечислить основные количественные показатели надежности, написать формулы.

4. Какие численные значения может принимать вероятность безотказной работы?

5. Как определяется интенсивность отказа? В каких единицах она измеряется?

Литература:

1. ТУ или справочник на радиоэлементы.

2. Математическая таблица Брадиса или микро-ЭВМ (для определения функции e, где e - основание натурального логарифма).

Приложения.

Таблица 1.

1	2	3