Универсальный регулятор уровня воды

2.1.2 Описание печатной платы универсального регулятора воды

Печатная плата универсального регулятора воды конструктивно выполнена в виде односторонней печатной платы (ПП). Габариты разведенной платы равны 100´100 мм.

В качестве материала печатной платы используется фольгированный стеклотекстолит СФ1-35-1 ГОСТ 10316-78.

После определения рисунка связей между компонентами ПП рассчитываем требуемую ширину печатных проводников b, по которым протекает максимальный ток. Такими проводниками являются проводники шин питания и земли.

Ширину печатных проводников b, мм определяем по формуле

b = Imax/ D · h, (23)

где Imax- максимальный ток, протекающий в печатном проводнике, А;

D - допустимая токовая нагрузка печатного проводника, А/мм2;

h - толщина печатного проводника, мм.

Из пункта 1.5.3 принимаем ток протекающий по цепям питания 0,03 А.

Согласно ГОСТ 23751-86 допустимая токовая нагрузка D на элементы проводящего рисунка в зависимости от допустимого превышения температуры окружающей среды для фольги составляет 100…250 А/мм2. Выбираем максимальное значение 250 А/мм2. Толщина фольги стеклотекстолита СФ-2-35 составляет 35 мкм.

Определяем ширину проводников b мм, шины питания +12 В по формуле (23)

b = 0.03/250·35·10-3=0,003 мм

Ширину проводников равную рассчитанным значениям, технологически трудно реализовать, поэтому её необходимо выбрать равной ближайшему технологически возможному значению. Согласно ГОСТ 23751-86 и с учетом возможностей производства ближайшее значение ширины проводника ПП составляет 0,15мм. Однако для того, чтобы свести к минимуму влияние наводок и помех на работу устройства, необходимо шины питания и земли выполнить как можно шире. Поэтому выбираем ширину проводников шины питания и земли равной 1 мм. Поскольку в остальных проводниках схемы токи значительно меньше, то ширину этих проводников выбираем равной 0,3 мм.

Формирование рисунка печатного монтажа выполняется травлением меди в растворе хлорного железа, Растворы на основе хлорного железа отличаются высокой и равномерной скоростью травления, малыми боковыми подтравлениями, высокой точностью получаемых контуров, незначительным содержанием токсичных веществ и экономичностью. /9/

2.2 Виды и объемы работ по техническому обслуживанию

2.2.1 Анализ надежности

Универсальный регулятор уровня воды состоит из следующих основных узлов: датчики уровня с схемой управления (1), элемент «И», усилитель и электронный ключ (2), генератора прямоугольных импульсов (3), блока питания (4).

Проведем анализ надежности по группам элементов, с целью выявления самых ненадёжных блоков схемы. Деление элементов на группы производим согласно рисунку

Интенсивность отказов датчиков уровня с схемой управления определяется по формуле

l1 =lдт+l DD3 + lDD2 +lR1-R7 +lC1-C4+lSA1,SA2+lVD1,VD2+lМЕСТА ПАЙКИ , (24)

Интенсивность отказов электроннго ключа с схемой согласования с нагрузкой определяется по формуле

l2 = l DD1 +lR11-R13, R15+lVS1+lVT1+lC9,C10+lT2+lVD10+lгнезда +lМЕСТА ПАЙКИ (25)

Интенсивность отказов генератора прямоугольных импульсов определяется по формуле

l3 = l DD2 + lR8-R10 +lC6-C7+lVD3, VD4 +lМЕСТА ПАЙКИ , (26)

Интенсивность отказов блока питания определяется по формуле

l4 = l DA1 + lC5-C8 +lR14 +lVD5-VD9 +lT1+lвилка+lМЕСТА ПАЙКИ (27)

l1 = (0,3+0,45+0,45+0,35+0.2+0,8+0.4+0.204) ×10 -6 = 3,154×10-6 (1/час)

l2=(0,45+0,2+0,95+0,6+0.1+0,13+0,7+2,1+0.116)×10 -6=5,396×10-6 (1/час)

l3 = (0,45+0,15+0,1+0,4+0,08) ×10 -6 = 1,18×10-6 (1/час)

l4 = (0,45+0,5+0,1+2,7+0,9+0,5+0,088) ×10 -6 = 5,238×10-6 (1/час)

Приняв P(t) заказчика 0,8 для каждого из блоков схемы определяем время tкр, час по формуле

Tкр= ln(P(t))/- lI, (28)

где li - интенсивность отказов i-го блока, 1/час

tкр1= ln (0,8)/3,154×10-6= 70749,4 (ч)

tкр2= ln (0,8)/5,396×10-6= 41353,5 (ч)

tкр3= ln (0,8)/1,18×10-6= 189104,7 (ч)

tкр4= ln (0,8)/5,238×10-6= 42600,9 (ч)

По результатам расчетов строим график зависимости

Рисунок 4—Графики надежности блоков схемы

Как видно из рисунка 4 наиболее ненадежными блоками из всей структурной схемы являются электронный ключ и схема согласования с нагрузкой (на графике блок 2), так как в них входят силовые элементы, трансформатор и разъемные соединения – являющихся наименее надежными.

Так как технический ресурс значительно меньше приведенных значений tкр, то это указывает на высокие эксплуатационные характеристики отдельных блоков, следовательно, tкр для универсального регулятора воды увеличивается до минимального из значений tкрi отдельных блоков, в данном случае это второй блок и составляет, tкр= 41000 часов.

Определим время поиска неисправностей в каждом из блоков. Для этого примем время измерения в первом блоке 2 минуты, во втором 5 минут, в третьем 1 минуты, в четвертом 2 минуты

Для сокращения времени поиска неисправностей используем метод последовательно - поэлементной проверки. Определяем частные

τ1/q1 = 2/3,154 = 0,634

τ2/q2 = 5/5,396 =0,93

τ3/q3 = 1/1,18 = 0,85

τ4/q4 = 2/5,238 = 0,38

Согласно расчетам, первое измерение производим на выходе элемента 4. Если сигнал на выходе этого элемента удовлетворяет требованиям, то переходим к измерению остальных элементов в следующей последовательности: второе измерение – блок 1; третье измерение – блоки 3; четвертое измерение – блок 2.

Рисунок 5

Для аналитического процесса поиска неисправностей, как правило, применяют его графическое изображение в виде программы поиска неисправностей. Условное обозначение элемента производят в виде прямоугольника, а измерение в виде круга с номерами элементов за которыми производятся измерения. Тогда программа поиска неисправности будет представлена ветвящейся схемой, состоящей из кружков с двумя выходами, обозначающих результат измерения (есть нужный сигнал или нет – «да» «нет» соответственно) и оканчивающейся прямоугольниками, обозначающими неисправный элемент.

Рисунок 6 - Программа поиска неисправности изделия.

Определяем время поиска неисправности по формуле

TПН=q4* τ4+ q1*( τ4+ τ1)+ q3*( τ4+ τ1+ τ6+ τ3)+ q2*( τ4+ τ1+ τ3+ τ4) (29)

TПН=5,238*2+3,154*(2+2)+1,18*(2+2+1)+5,396*(2+2+1+5)+17,2 =65мин

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13