Контрольное зарядное устройство

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая часть

1.1 Анализ технического задания

В конструкторской части необходимо провести обоснование разработки трассировки и компоновки печатной платы.

В расчетной части необходимо произвести следующие расчеты:

ь расчет надежности;

ь расчет коэффициента заполнения печатной платы;

ь расчет электрического трансформатора;

ь расчет себестоимости.

1.2 Описание схемы электрической принципиальной

Схема контрольного зарядного устройства представлена на рисунке 1.2.1. Зарядное устройство спроектировано на микроконтроллере PIC16F876, регистре IN74HC164N, дисплее GNQ-5641BUE и четырех датчиках температуры DS1620 фирмы «Dallas-Maxim».

Последний оформлен в виде микросхемы в корпусе DIP-8. Программирование датчика производится по трехпроводному интерфейсу - линиям установки датчика в исходное состояние, синхронизации и данных. По тому же интерфейсу можно получить текущее значение температуры окружающей среды, прочитать необходимую служебную информацию.

Микроконтроллер DD5 обрабатывает информацию, поступающую от узла измерения температуры, собранного на датчиках DD1-DD4, и выводить информацию о текущих процессах на узел индикации, собранный на регистре DD6, транзисторах VT2-VT5 и четырехразрядном семиэлементном светодиодном индикаторе HG1. Микроконтроллер так же управляет напряжением на аккумуляторах, подключаемых к контактам X1-X8, и контролирует 4 разрядно-зарядные ячейки, собранные по одинаковой схеме.



Рисунок 1.2.1 - Схема электрическая принципиальная

Каждая из ячеек состоит из стабилизатора тока на микросхеме 1DA1 с токозадающими резисторами 1R2, 1R3, электронных ключей 1VT1-1VT3 и двух индикаторов: индикатора разрядки на светодиоде 1HL2 желтого цвета свечения, и индикатора зарядки на светодиоде 1HL1 красного цвета свечения.

В режиме зарядки открыты транзисторы 1VT1, 1VT2, и осуществляется зарядка аккумулятора, подключенного к контактам X1 и X2. В режиме разрядки эти транзисторы закрываются, открывается 1VT3 и аккумулятор разряжается через транзистор и 0,5 - ваттный резистор 1R9. Для принудительного охлаждения элементов разрядно-зарядных ячеек и встроенного в конструкцию блока питания применен вентилятор М1, питающее напряжение на который поступает с транзистора VT1. Напряжение питания микроконтроллера и остальных цифровых микросхем стабилизировано микросхемой DA1.

После подачи питающего напряжения на узел управления, на индикатор выводится число 2005 для проверки индикации, потом производится инициализация четырех датчиков температуры DD1-DD4 с последующем измерением температуры окружающей среды и фиксированием измеренного значения в памяти. Впоследствии эти данные будут использованы для контроля повышения температуры аккумуляторов и принятия решения о прекращении их зарядки. Затем микроконтроллер последовательно проверяет наличие подключенных аккумуляторов. При отсутствии напряжения на контакте X1 микроконтроллер принимает решение о том, что аккумулятор не установлен и переходит к анализу напряжения на остальных ячейках. Если аккумулятор подключен, и его напряжение > 1 В, ячейка включается в режим разрядки, о чем сигнализирует светодиод 1HL2.

Как только напряжение аккумулятора станет менее 1 В, микроконтроллер переключит соответствующую ячейку в режим зарядки, о чем просигнализирует светодиод 1HL1. В этом режиме происходит периодический контроль температуры и напряжения аккумулятора, и когда температура повысится на восемь градусов относительно зафиксированной в памяти, зарядка соответствующего аккумулятора прекратится. Если при включении ЗУ, напряжение аккумулятора не превышает 1 В, то режим зарядки включается сразу.

В процессе зарядки, последовательно контролируя ячейки, микроконтроллер выводит на индикатор HG1 значения температуры и напряжения каждого аккумулятора. В первых трех старших разрядах сначала индицируется температура, затем напряжение, а в младшем - номер ячейки, в которой производятся измерения.

При включении режима зарядки хотя бы одного аккумулятора начинает работать вентилятор. Его напряжение питания меньше номинального (примерно 8,5 В), поэтому его крыльчатка вращается медленнее, но производительности достаточно для охлаждения элементов устройства. После окончания зарядки всех аккумуляторов вентилятор прекращает работу.

1.3 Особенности микроконтроллера PIC16F876-04/P

PIC16F876-04/P представляет собой высокопроизводительный 8-битный микроконтроллер в корпусе PDIP с RISC-архитектурой. Ниже приведены его особенности.

· Только 35 инструкций для программирования, все команды выполняются за один цикл

· 13 сигналов прерывания

· Встроенный RC-генератор

· Тактовая частота - 4 МГц

· 8К внутренней FLASH-памяти

· 368 байт RAM

· 256 байт EEPROM

· Поддержка прямой, косвенной, и относительной адресации

· Сброс по подаче питания (PoR)

· Таймер задержки по включению питания (PWRT)

· Таймер стабилизации генератора тактовой частоты (OST)

· Сторожевой таймер (WDT)

· Режим сна для энергосбережения

· Технология In-Circuit Serial Programming, позволяющая быстро перепрограммировать микроконтроллер через 2 вывода

Встроенная периферия

· Timer0: 8-битный таймер / счетчик c 8-битным предварительным делителем.

· Timer1: 16-битный таймер / счетчик с предварительным делителем.

· Два модуля захвата, сравнения, ШИМ

· 10-битный аналоговый мультиканальный АЦП

· Универсальный синхронно-асинхронный последовательный приемопередатчик (USART/SCI)

· Встроенный калиброванный RC-генератор

Диапазон рабочего напряжения: 2,0 - 5,5 В

Потребляемый ток менее 0,6 мА при 3В, 4 МГц

Потребляемый ток менее 1 мкА в режиме ожидания

Рисунок 1.3.1 - Структурная схема микроконтроллера PIC16F876

2. Исследовательская часть

2.1 Обоснование выбора элементов схемы

2.1.1 Обоснование выбора резисторов

Резисторы являются одними из самых распространённых элементов РЭА.

Все резисторы выбираются по требуемому номинальному значению и мощности. Иногда в особо точных схемах учитывается допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления. Допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления зависит от типа резистора: композиционный, проволочный или угольный. Выбирая резисторы по мощности, определяется мощность рассеяния на каждом резисторе отдельно по формуле P=U•I, P=U2/R, P=I²•R, выведенные из закона Ома. Полученная величина увеличивается вдвое. Исходя из полученных значений, выбирают резисторы эталонных мощностей: 0,125, 0,25, 0,5,1, 2,5,10 Вт и т.д. Мощностью рассеивания называют наибольшую мощность тока которую может длительное время выдержать и рассеивать резистор в виде тепла без ущерба для его работы.

Таблица 2.1.1. Сравнение резисторов

Марка резисторов	Габариты (мм)	Допустимая мощность рассеивания (Вт)	Пределы номинальных сопротивлений (Ом)	Предельное напряжение (В)
МЛТ - 0,125	6 х 2,2	0,125	1 Ом - 510 МОм	200
С2-29	6 x 2,2	0,125	1… 9.88 ·106	200
С2-33	10,2 x 4,2	0,5	1 Ом - 5,11 МОм	350
С2-23	10,8 x 4,2	0,5	1 Ом - 5,11 МОм	350

Металлопленочные резисторы (МЛТ) содержат резистивный элемент в виде очень тонкой (десятки доли микрометра) металлической плёнки, осаждённой на основании из керамики, стекла, слоистого пластика или другого изоляционного материала. Металлоплёночные резисторы характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и напряжения. Обладают высокой надёжностью. Недостатком некоторых металлоплёночных резисторов является пониженная надёжность при повышении номинальной мощности рассеивания. Опираясь на изученные характеристики резисторов, приведённые выше, резисторы типа металлоплёночные (МЛТ и С2-33) подходят для использования в устройстве. В схеме данного устройства в качестве сопротивлений мощностью 0,125 Вт были выбраны резисторы марки МЛТ - 0,125 благодаря небольшим размерам и распространенности, а в качестве сопротивлений мощностью 0,5 Вт были выбраны резисторы марки С2-33, благодаря небольшой стоимости при минимальных размерах. Резисторы марки МЛТ - 0,125 так же полностью взаимозаменяемы с их аналогом С2-33Н.

2.1.2 Обоснование выбора конденсаторов

При выборе конденсаторов для радиоэлектронных устройств, приходится решать одну из противоположных по своему характеру задач. Прямая задача - по известному стандартному напряжению конденсатора найти максимально допустимые значения переменной и постоянной составляющих рабочего напряжения. Обратная задача заключается нахождения типа и стандартного напряжения конденсаторов по рабочему режиму.

Под номинальным напряжением понимается наибольшее напряжение между обкладками конденсатора, при котором он способен работать с заданной надёжностью в установленном диапазоне рабочих температур. Номинальное напряжение, оговоренное стандартами, называется стандартным напряжением - оно маркируется на конденсаторах, выпускаемых согласно действующих стандартов. Под рабочим напряжением подразумевается значения постоянного и переменного напряжения, которые действуют на конденсаторе при его работе.

Прямая задача нахождения рабочего напряжения по стандартному решается с помощью условий, оговоренных в действующих стандартах. Однако эти условия справедливы лишь для тех случаев, когда переменная составляющая (пульсация) напряжения на конденсаторе меняется по закону гармонического колебания.

Для решения обратной задачи - нахождения типа и стандартного напряжения конденсатора по рабочему режиму, необходимо вначале найти минимальное напряжение, а затем выбрать ближайшее к нему стандартное значение.

Величина рабочего напряжения конденсатора ограничивается тремя требованиями:

а) конденсатор не должен перегреваться;

б) перенапряжение на нём недопустимо;

в) он должен быть защищен от прохождения обратных токов, если это полярный оксидный конденсатор.

Для того чтобы конденсатор не перегревался, следует рассчитать выделяемую на нём реактивную мощность. Она не должна превышать номинальную мощность конденсатора.

Чтобы защитить конденсатор от перенапряжения, рабочее напряжение на нём не должно превышать номинальное. Это условие формулируется в стандартах как сумма постоянной составляющей и амплитуды переменной составляющей рабочего напряжения не должна быть больше стандартного напряжения.

Полярные оксидные конденсаторы, помимо перегрева и перенапряжения, должны быть защищены от прохождения разрушающих обратных токов. Чтобы оксидная плёнка была непроводящей, потенциал оксидированного метала (анода) должен всегда превышать потенциал второго электрода (катода). С этой целью в стандартах оговаривается, что амплитуда переменной составляющей напряжения не должна превышать постоянную составляющую.

Таблица 2.1.2. Сравнение электролитических конденсаторов

Марка конденсаторов	Габариты (для конкретных емкости и напряжения)	Рабочая температура	Макс. ток утечки
К50-35	11,5 • Ш5 мм 31,5 • Ш16 мм	-40 … +105 С -40 … +105 С	4 мкА 4 мкА
К50-29	17 • Ш10 мм 133 • Ш16 мм	-40 … +85 С -40 … +85 С	0,02 мкА 0,02 мкА

Таблица 2.1.3. Сравнение неполярных конденсаторов

Марка конденсаторов	Рабочее напряжение (для конкретной емкости)	Температурный коэффициент ёмкости	Рабочая температура	Габариты, мм (для конкретных емкости и напряжения)
К10-17Б	40 В	М47	-60 … +85 С	~5,6 • 5,6
КМ5Б	160 В	П33	-60 … +125 С	~5 • 3,3
К73-17	63 В 600 В		-60 … +125 С -60 … +125 С	~12 • 8 ~23 • 8
К78-2	315 В 1000 В 250 В	М1500 М1500 М1500	-60 … +85 С -60 … +85С -60 … +85 С	~22 • 12 ~26 • 14,5 ~24 • 14,5

У конденсаторов типа К10-17 меньшее рабочее напряжение, но габаритный размеры и средняя стоимость ненамного больше их аналога - КМ5Б. Следовательно, для использования в устройстве более подходит марка керамических конденсаторов КМ5б. В качестве пленочных конденсаторов для использовании в плате устройства и блока питания наиболее подходят К73-17, так как конденсаторы этой марки значительно дешевле своих аналогов: более миниатюрного К10-17, и большого К78-2.

2.1.3 Обоснование выбора микросхем

В данном проекте используются микросхемы: LM7805CT, LM7809CT, DS1621, IN74HC164N. Ниже представлены основные характеристики и функциональное назначение этих микросхем.

LM7805CT и LM7809CT.

Данные микросхемы представляют собой аналоговый стабилизатор напряжения, заключенный в корпус ТО-220.

Особенности микросхем LM7805 и LM7809:

· Выходной ток до 1А

· Защита от перегрева

· Защита от короткого замыкания

Таблица 2.1.4. Характеристики микросхемы LM7805CT

Диапазон выходного напряжения, В	4,8-5,2
Диапазон входного напряжения, В	7-25
Предельный выходной ток, А	2,2
Рабочая температура	-40 … +125 С

Таблица 2.1.5. Характеристики микросхемы LM7809CT

Диапазон выходного напряжения, В	8,82-9,16
Диапазон входного напряжения, В	11,5-25
Предельный выходной ток, А	2,2
Рабочая температура	-40 … +125 С

DS1621.

Микросхема DS1621 - это термометр и термостат с цифровым вводом / выводом, обеспечивающий точность ±0.5°C. Микросхема представляется в 8-контактном корпусе PDIP. При использовании в качестве термометра, данные считываются через I2C/SMBus - последовательную шину в дополнительном 9-битном коде с ценой младшего разряда ±0.5°C. Микросхема DS1621 обеспечивает 3 адресных входа, чтобы позволить пользователям подключить до 8 DS1621 к одной шине.



Рисунок 2.1.1 - Габаритные размеры корпуса ТО-220

При использовании в качестве термостата, микросхема DS1621 имеет во внутренней энергонезависимой памяти (EEPROM) программируемые пользователем контрольные точки по превышению температуры (TH) и по понижению температуры (TL). Один специальный логический выход сработает, когда TH достигнут, и выход будет оставаться активным до тех пор, пока температура не упадёт ниже TL (программируемый гистерезис).

Таблица 2.1.6. Характеристики микросхемы DS1621

Диапазон входного напряжения, В	2,7-5,5
Диапазон измеряемой температуры	-55 … +125 С
Точность измерения (±°C)	0,5
Тип шины	I2C; SMBus
Разрешение (бит)	9
Кол-во температурных порогов	2, програм., энерго-незав.

IN74HC164N.

Данная микросхема представляет собой 8-битный регистр сдвига с последовательным вводом и параллельным выводом. Микросхема представлена в корпусе DIP-14. В её устройство включена защита от повреждения высокими электростатическими напряжениями.

Таблица 2.1.7. Характеристики микросхемы I74HC164N

Диапазон входного напряжения (Vcc), В	2 - 6
Диапазон входного / выходного напряжения (Vin / Vout), В	2 - Vcc
Диапазон рабочей температуры	-55 … +125 С

2.1.4 Обоснование выбора диодов

В схеме устройства используется диоды КД522Б и КД213А. Ниже представлены основные характеристики диодов.

Таблица 2.1.8. Характеристики выбранных диодов

Марка диодов	Макс. обратное напряжение, В	Макс. прямой ток, А
КД522Б	50	0,1
КД213А	200	10

Учитывая максимальное напряжение питания схемы зарядного устройства 9 В, можно сделать вывод что данный диод нам подходит, так как представляет собой компромисс между удовлетворением требуемых характеристик и стоимостью.

В схеме блока питания используются выпрямительные диоды марки КД213А, обеспечивающие надежную работу благодаря высокому порогу обратного напряжения и прямого тока.

2.1.5 Обоснование выбора транзисторов

В схеме зарядного устройства (включая модуль блока питания) используется четыре вида транзисторов: КТ972А, КТ361Г, КТ315Г, КТ853А. Ниже представлены их основные характеристики.

Таблица 2.1.9. Характеристики транзистора КТ972А

Структура	NPN
Макс. напр. к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В	60
Максимально допустимый ток к (Iк макс, А)	4
Статический коэффициент передачи тока h21э мин	750
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)	8

Таблица 2.1.10. Характеристики транзистора КТ853А

Структура	PNP
Макс. напр. к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В	100
Максимально допустимый ток к (Iк макс, А)	8
Статический коэффициент передачи тока h21э мин	750
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)	60

Таблица 2.1.11. Характеристики транзистора КТ361Г

Структура	PNP
Макс. напр. к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В	30
Максимально допустимый ток к (Iк макс, А)	0,05
Статический коэффициент передачи тока h21э мин	50
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)	0,15

Таблица 2.1.12. Характеристики транзистора КТ315Г

Структура	NPN
Макс. напр. к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э. (Uкэr макс), В	35
Максимально допустимый ток к (Iк макс, А)	0,1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин	50
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк, Вт)	0,15

Поскольку схема устройства рассчитана и скомпонована с учетом использования вышеупомянутых четырех типов транзисторов, я не вижу необходимости в поиске аналогов среди аналогичных отечественных и импортных полупроводников, так как перечисленные типы транзисторов отечественного производства являются наиболее распространенными и недорогими.

3. Расчётная часть

3.1 Расчёт надёжности прибора

Расчёт надёжности производится на этапе проектирования. Для расчёта задаются ориентировочные данные. В качестве температуры окружающей среды может быть принято среднее значение температуры внутри блока устройства. Для большинства маломощных полупроводниковых устройств она не превышает 40`C.

Для различных элементов при расчётах надёжности служат различные параметры. Для резисторов и транзисторов это допустимая мощность рассеивания, для конденсаторов допустимое напряжение, для диодов прямой ток. Коэффициенты нагрузок для элементов каждого типа могут быть определены по величине напряжения источника питания. Так для конденсаторов номинальное напряжение рекомендуется брать в 1,5 - 2 раза выше напряжения источника питания. Рекомендуемые коэффициенты приведены в таблице 3.1.1.

Таблица 3.1.1. Рекомендуемые средние коэффициенты нагрузки.

Наименование элемента	Контролируемые параметры	Импульсный режим	Статический режим
Транзисторы	Ркдоп kн = Рф/Ркдоп	0,5	0,2
Диоды	Iпрmax kн = Iф/Iпрт	0,5	0,2
Конденсаторы	Uобкл kн = Uф/Uобкл	0,7	0,5
Резисторы	Ртрас kн = Рф / Рдоп	0,6	0,5
Трансформаторы	Iн kн = Iф/Iндоп	0,9	0,7
Соединители	Iконтакта kн = Iф/Iкдоп	0,8	0,5
Микросхемы	Imax вх /Imax вых	-	-

Допустимую мощность рассеяния следует брать в качестве номинального параметра. Допустимую мощность рассеивания резисторов можно определить по обозначениям из таблицы 3.1.2.

Таблица 3.1.2. Классификация резисторов по номинальной мощности

Номинальная мощность (Вт)	0,05	0,125	0,25	0,5	1	2	5	10
Обозначение на схеме

Фактическое значение параметра надо брать в половину меньше согласно таблице 3.1.1.

Для конденсаторов номинальным параметром в расчете надёжности считается допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания U_н, для конденсатора следует брать в два раза (или в полтора) больше напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускают на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.

Фактическое значение (U_ф) для конденсаторов расчёте надежности следует брать в половину меньше выбранного.

Для транзисторов номинальный параметр Р_к допустимое следует брать из справочников.

Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока I_ПР брать в справочниках.

Фактическое значение этих параметров следует брать исходя из рекомендаций таблицы 3.1.1. При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жёстких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах л вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры имеет температура.

Определяя интенсивность отказов при t° - 20°С, справочные данные приведены в таблице 3.1.3. Интенсивность отказов обозначается л_o. Измеряется л_o в (1/час).

плата микроконтроллер надежность печатный

Таблица 3.1.3. Интенсивность отказов радиоэлементов

Наименование элемента	лo*10-6 1/час
Микросхемы средней степени интеграции	0,013
Большие интегральные схемы	0,01
Транзисторы германиевые: Маломощные	0,7
Средней мощности	0,6
мощностью более 200мВт	1,91
Кремниевые транзисторы: Мощностью до 150 мВт	0,84
Мощностью до 1Вт	0,5
Мощностью до 4Вт	0,74
Низкочастотные транзисторы: Малой мощности	0,2
Средней мощности	0,5
Транзисторы полевые	0,1
Конденсаторы: Бумажные	0,05
Керамические	0,15
Слюдяные	0,075
Стеклянные	0,06
Пленочные	0,05
Электролитические (алюминиевые)	0,5
Электролитические (танталовые)	0,035
Воздушные переменные	0,034
Резисторы: Композиционные	0,043
Плёночные	0,03
Угольные	0,047
Проволочные	0,087
Диоды: Кремниевые	0,2
Выпрямительные	0,1
Универсальные	0,05
Импульсные	0,1
Стабилитроны кремниевые	0,157
Трансформаторы Силовые	0,25
Звуковой частоты	0,02
Высокочастотные	0,045
Автотрансформаторные	0,06
Дроссели:	0,34
Катушки индуктивности	0,02
Реле	0,08
Антенны	0,36
Микрофоны	20
Громкоговорители	4
Оптические датчики	4,7
Переключатели, тумблеры, кнопки	0,07n
Соединители	0,06n
Гнезда	0,01n
Пайка навесного монтажа	0,01
Пайка печатного монтажа	0,03
Пайка объемного монтажа	0,02
Предохранители	0,5
Волновые гибкие	1,1
Волновые жесткие	9,6
Электродвигатели: Асинхронные	0,359
Асинхронные вентиляторы	2,25

Порядок расчёта

В таблицу 3.1.8 заносятся данные из принципиальной схемы. Таблица заполняется по колонкам. В первую колонку заносится наименование элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсаторов, а даётся только его ёмкость. В этом случае следует по емкости, и выбирать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку. Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.

Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связанно с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 40?С. Далее следует заполнить колонку 6, пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.

Студенту, как правило, не известны фактические параметры элементов. Тогда, выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 3.1.1, содержащей средние значения.

Коэффициенты нагрузок:

ѕ Для транзисторов: k_н = Р_ф/Р_кдоп = Р_ф/Р_н (3.1.1)

ѕ Для диодов: k_н = I_ф/I_прср = I_ф/I_н (3.1.2)

ѕ Для конденсаторов: k_н = U_ф/U_н (3.1.3)

ѕ Для резисторов: k_н = Р_ф/Р_н (3.1.4)

Зная k_н определяем фактическое значение параметра и заполняем колонки 5 и 8. Если k_н в таблице для элемента не указанно, то следует ставить прочерк или брать k_н = 0,5.

Колонка 7 заполняется по справочнику.

Далее определяется коэффициент влияния б, который показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят б по таблице 4.

Таблица 3.1.4. Температурный коэффициент влияния

t?С	Значение б при k равном
	0,1	0,3	0,5	0,8	1
Кремниевые полупроводниковые приборы
20 40 70	0,02 0,05 0,15	0,05 0,15 0,35	0,15 0,30 0,75	0,5 1 1	1 - -
Керамические конденсаторы
20 40 70	0,15 0,30 0,30	0,30 0,30 0,50	0,35 0,50 0,75	0,65 1,00 1,5	1 1,4 2,2
Бумажные конденсаторы
20 40 70	0,35 0,50 0,7	0,55 0,60 1,0	0,70 0,80 1,4	0,85 1,00 1,8	1,0 1,2 2,3
Электролитические конденсаторы
20 40 70	0,55 0,65 1,45	0,65 0,80 1,75	0,75 0,90 2,0	0,90 1,1 2,5	1,0 1,2 2,3
Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы
20 40 70	0,40 0,45 0,50	0,50 0,60 0,75	0,65 0,80 1,0	0,85 1,1 1,5	1,0 1,35 2
Силовые трансформаторы
20 40 70	0,40 0,42 1,5	0,43 0,50 2	0,45 0,60 3,1	0,55 0,90 6,0	1 1,5 10,0

Для германиевых полупроводниковых диодов коэффициент б брать таким, как у кремниевых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть в конкретной схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.

Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 3.1.3.

Колонка 11 рассчитывается по формуле:

лi = б · ло (3.1.5)

где:

_i - произведение коэффициентов влияний;

- коэффициент влияния температуры;

_о - интенсивность отказов.

Колонка 12 рассчитывается по формуле:

лс = лi · n (3.1.6)

где:

n - количество элементов.

Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае лi в колонке 11:

лi = ло · б · б1 · б2 · б3 (3.1.7)

где:

б - коэффициент влияния температуры;

б1 - коэффициент влияния механических воздействий;

б2 - коэффициент влияния влажности;

б3 - коэффициент влияния атмосферного давления.

Значения б1, б2, б3 определяются по нижеследующим таблицам.

Таблица 3.1.5. Коэффициент влияния механических воздействий

Условия эксплуатации аппаратуры	Вибрация	Ударные нагрузки	Суммарное воздействие
Лабораторные	1,0	1,0	1,0
Стационарные	1,04	1,03	1,07
Корабельные	1,3	1,05	1,37
Автофургонные	1,35	1,08	1,46
Железнодорожные	1,4	1,1	1,54
Самолётные	1,4	1,13	1,65

Таблица 3.1.6. Коэффициент влияния влажности

Температура ?С	Влажность%	Поправочный коэффициент б2
20-40	6-70	1,0
20-25	90-98	2,0
30-40	90-98	2,5

Таблица 3.1.7. Коэффициент влияния атмосферного давления

Давление кПа	Поправочный коэффициент б3	Давление кПа	Поправочный коэффициент
0,1-1,3	1,45	32,0-42,0	1,2
1,3-2,4	1,40	42,0-50,0	1,16
2,4-4,4	1,36	50,0-65,0	1,14
4,4-12,0	1,35	65,0-80,0	1,1
12,0-32,0	1,3	80,0-100,0	1,0

Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср. Для этого суммируют все значения колонки 12, получая У лс, тогда Тср = 1/ У лс (час).

Тогда, Тср = 1/?лc (час).

Следует помнить, что ?лc - число, умноженное на 10^-6, т.е. при делении 10^-6 перейдет в числитель.

Размещено на Allbest.ru