Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра радиоэлектронных средств

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему

«Прогнозирование расчётным способом показателей безотказности РЭУ с учётом электрического режима, условий эксплуатации, конструкторско-технологических и других особенностей элементов»

Дисциплина: Теоретические основы проектирования и надежности РЭС

Минск 2012

ВВЕДЕНИЕ

Частотомер -- представляет собой контрольно-измерительный прибор предназначенный для измерения частоты пeриодического процeсса или частот гaрмонических сoставляющих спeктра сигнала.

Выделяют следующие виды чaстотометров:

По мeтоду измерения - прибoры непoсредственной oценки (например, аналоговые) и прибoры сравнeния (например, рeзонансные, гетeродинные, элeктронно-счетные).

Пo физичeскому смыслу измеряемой вeличины -- для измерения частоты синусoидальных кoлебаний (aналоговые), измeрения частот гармоничeских сoставляющих (гетеродинные, рeзонансные, вибрационныe) и измeрeния частоты дискрeтных событий (электронно-счетные, конденсаторныe).

По исполнeнию (кoнструкции) -- переносныe, стационарныe и щитовыe.

По области применeния частотомеры включaются в два бoльших класса срeдств измeрeний -- электроизмeрительные приборы и радиоизмеритeльные приборы. Следуeт заметить, что граница мeжду этими группами приборов вeсьма прозрачна.

Предполагаем, что схема соединения элементов и каскадов устройства с точки зрения надежности - последовательная: так как мы не знаем, как каскады соединены между собой схемотехнически, выбираем последовательную схему соединения, которая является наихудшей с точки зрения надежности.

Режим работы будет существенно влиять на работу устройства, в частности на полупроводниковые приборы. Это следует учитывать при расчете показателей надежности.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Обоснование оцениваемых показателей надежности печатного узла

Исходя из темы курсового проекта, необходимо выполнить прогнозирование расчётным способом показателей безотказности РЭУ с учётом электрического режима, условий эксплуатации, конструкторско-технологических и других особенностей элементов, учитывая их в моделях элементов, используемых для прогнозирования эксплуатационной безотказности элементов, входящих в состав РЭУ.

В качестве показателей безотказности используем:

- среднюю наработку до отказа Tср;

- вероятность безотказной работы за время tp P(tp).

Для этого необходимо выполнить расчёт показателей безотказности РЭУ с помощью моделей, параметры которых задают технические характеристики элементов РЭУ (n, Iконт, tп, Uном, Iпр max, Uобр, Nотв, Nотв мет, двусторонняя печатная плата), условия эксплуатации РЭУ (tраб max, tС,tЗ, tВ, ЗЧР), вид приёмки элементов (приёмка ОТК).

1.2 Анализ задания на проектирование

Исходными данными для выполнения расчетов, согласно заданию на курсовое проектирование, являются:

1) Электрическая принципиальная схема устройства «Однотактный обратноходовой конвертор»;

2) Количество однотипных каскадов - 72;

3) Вид электрического монтажа - двусторонний печатный;

4) Количество сквозных металлизированных отверстий на печатной плате - 42 % от общего числа отверстий;

5) Для цепей питания, входных и выходных сигналов предусмотреть соединитель;

6) Условия эксплуатации по ГОСТ 15150-69 для категории исполнения УХЛ 3.1;

7) Вид приёмки элементов - приёмка ОТК («1»);

8) Перегрев в нагретой зоне РЭУ tЗ = 47?С; средний перегрев воздуха в РЭУ tВ = 44?С;

9) Заданное время работы, указанное заказчиком tр = 1000 ч;

10) Интересующая гамма-процентная наработка до отказа - Т?=95%.

Исходных данных не хватает для решения поставленной задачи. В таблице 1 представлены исходные данные, которые нужны для оценки выбранных показателей надёжности печатного узла по каждому элементу каскада.

Таблица 1 - Анализ задания на проектирование

Элементы каскада	Явно указанные параметры элемента	Отсутствующие данные	Необходимые данные, которые будут найдены в процессе анализа печатного узла и в процессе расчёта
Конденсаторы С1-C2	Значения емкостей	Эксплуатационная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. Приемки.	Поправочные коэффициенты
Микросхема D1	Модель микросхемы	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. приемки.	Поправочные коэффициенты
Резисторы R1-R6	Значения сопротивления	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. Приемки.	Поправочные коэффициенты
Диоды VD1-VD2	Модель диодов	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. приемки.	Поправочные коэффициенты
Соединитель	-	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. приемки	Поправочные коэффициенты
Плата со сквозными металлизирован-ными отверстиями	Процент металлизирован-ных отверстий	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. приемки.	Поправочные коэффициенты
Соединения пайкой	-	Эксплуатациооная интенсивность отказов элементов, условия для УХЛ 3.1, коэф. приемки	Поправочные коэффициенты

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧАТНОГО УЗЛА

каскад печатный узел безотказность

2.1 Уточнение параметров элементов

Информация о заданных и полученных параметрах приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Заданные и полученные параметры

Позиционное обозначение	Номиналы и допуски	Примечание
C1	0,1мкФ±20%	К50-85(Оксидно-электролитические алюминиевые) *
С2	1мкФ±20%	К50-85(Оксидно-электролитические алюминиевые) *
R1	500Ом± 5%	С2-34 (Постоянные, металлодиэлектрические) *
R2	220Ом± 5%	С2-34 (Постоянные, металлодиэлектрические)
R3, R4	1кОм± 5%	С2-34 (Постоянные, металлодиэлектрические)
R5	2,5 кОм± 5%	С2-34 (Постоянные, металлодиэлектрические)
R6	560 Ом± 5%	С2-34 (Постоянные, металлодиэлектрические)
VD1	25 В *	2AY32 *
VD2	5,6 В *	SZX18 *

* - необходимые данные, которые отсутствовали и были получены из анализа категории исполнения, функционирования и технической эксплуатации печатного узла

2.2 Обоснование типа и типоразмера соединителя

Т.к. от каждого каскада должны идти 1 контакт питания и 1 контакт входа и от всех контактов должен идти общий провод земли, то соединитель выбрали типа СНП345 [2], имеющий 250 контактов (из которых 145 будут использоваться).

Технические требования к соединителю представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Технические требования к соединителю СНП345

Требования	Значение
Механические
Диапазон частот	1…2000 Гц
Износостойкость	500 сочленений-расчленений
Гарантийная наработка на отказ	15000 ч
Электрические
Рабочее напряжение	150 В
Ток на контакт	1,0 А
Сопротивление электрического контакта	8 мОм
Сопротивление изоляции	5000 МОм
Климатические
Температура окружающей среды	-65…+100?С
Атмосферное пониженное рабочее давление	0,67 кПа

2.3 Выбор типов и типоразмеров элементов каскада

Таблица 2.3 - Конденсаторы С1 - С2 К50-85

Номинальное напряжение	15 В
Номинальная емкость	0,1 мкФ, 1мкФ
Допускаемое отклонение	±20%
Интервал рабочих температур	-60...850С
Наработка	10 000 ч
Срок сохраняемости	12 лет

Таблица 2.4 - Диод VD1 2AY32

Iпрmax	1 A
Iобрmax	0,2 А
Uобрmax	60 В
Tmax	1500С

Таблица 2.5 - Диод VD2 SZX18

Iпрmax	0,8 A
Iобрmax	100 мА
Uобрmax	35 В
Tmax	1500С

3. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАСЧЕТНЫМ СПОСОБОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ РЭУ

3.1 Метод расчет безотказности РЭУ

Основное расчётное соотношение для вероятности безотказной работы устройства получают в предположении, что элементы электрической схемы РЭУ с точки зрения надёжности соединены последовательно. Эта модель надёжности РЭУ иллюстрируется рисунком 3.1 и означает, что отказ РЭУ в целом происходит при отказе хотя бы одного из элементов.

Рисунок 3.1 - Схема (модель) соединения элементов в РЭУ с точки зрения надежности: N - количество элементов в РЭУ

С учётом принятой модели надёжности РЭУ и гипотезы об экспоненциальном законе надёжности элементов вероятность безотказной работы РЭУ за заданное время находят, используя выражение:

(3.1)

где N - количество элементов в устройстве;

?i - параметр экспоненциального распределения для i-го элемента, численно равный интенсивности отказов этого элемента, i = 1, ..., N.

Из выражения (3.1) видно, что расчёт показателя безотказности сводится к определению величины называемой суммарной интенсивностью отказов устройства.

(3.2)

В случае сложных РЭУ (два и более блока, модуля и т. п.) порядок прогнозирования их надёжности расчётным методом определяется ГОСТ 27.301-95. Выделяют составные части РЭУ - модули, обычно на уровне печатных узлов. Отдельную самостоятельную часть составляют несущая конструкция с органами коммутации и управления, межблочный монтаж и ЭРИ, не входящие в печатные узлы. Рассчитывают показатели безотказности функциональных частей (модулей) и, используя эти показатели, оценивают безотказность РЭУ в целом.

Основными исходными данными для расчёта являются:

1) электрические принципиальные схемы функциональных частей и устройства в целом, перечни элементов к схемам;

2) спецификации к сборочным единицам и сборочные чертежи функциональных частей и РЭУ в целом;

3) результаты расчёта теплового режима РЭУ с указанием значений перегрева в нагретой зоне tЗ и среднего перегрева внутри устройства tВ;

4) информация о категории исполнения по ГОСТ 15150-69 и объекте размещения РЭУ или указание о требованиях к климатическим факторам и механическим воздействиям по другим ГОСТ либо численное описание этих требований;

5) карты электрических режимов работы элементов (желательно);

6) информация об уровне качества элементов (виде приёмки элементов в условиях производства).

Последовательность расчёта показателей безотказности следующая [3, c.61-62]. В рассматриваемом РЭУ выделяем функциональные части, которые с точки зрения надёжности будут рассматриваться как самостоятельные.

Для каждой (i-й) выделенной части (модуля) последовательно выполняем следующие действия.

1. Пользуясь перечнями элементов и (или) спецификациями, а при необходимости и технической документацией на элементы выясняем значение их электрических и эксплуатационных характеристик, необходимых для выбора или расчёта поправочных коэффициентов, используемых в математических моделях расчёта (прогнозирования) эксплуатационной интенсивности отказов элементов. Для ИМС необходимо хотя бы ориентировочно уточнить количество элементов в составе ИС или количество бит (для ИМС памяти).

2. С помощью карт электрических режимов или методом экспресс-анализа электрических схем находим коэффициенты электрической нагрузки элементов. Допускается погрешность до 20 %.

3. Определяем максимально возможную температуру элементов при работе в составе РЭУ: для теплонагруженных элементов - с учётом значения tЗ, для нетеплонагруженных - с учётом значения tВ.

4. Даём оценку эксплуатационной интенсивности отказов элементов. Для этого для каждого элемента последовательно выполняем следующее:

- пользуясь таблицей «Базовые интенсивности отказов групп элементов и компонентов РЭС» [3, c.22-24], находим справочное значение интенсивности отказов группы элементов, в которую входит рассматриваемый элемент;

- по таблицей «Математические модели определения значений Э для элементов производства стран СНГ» [3, с.18-20] уточняем математическую модель расчёта эксплуатационной интенсивности отказов ;

- в зависимости от класса и группы, в которую входит рассматриваемый элемент, его характеристик и особенностей, а также условий эксплуатации РЭУ и вида приёмки элемента (при его изготовлении в условиях производства) определяем значения поправочных коэффициентов, входящих в выбранную модель расчёта эксплуатационной интенсивности отказов ;

- выполняем расчёт (прогнозирование) .

5. Т.к. печатная плата имеет металлизированные отверстия, то определяем её эксплуатационную интенсивность отказов, пользуясь моделью, приведённой в таблице «Базовые интенсивности отказов групп элементов и компонентов РЭС» [3, c.18-20], и учитывая количество паек металлизированных отверстий.

6. Определяем эксплуатационную интенсивность отказов соединений пайкой на печатной плате для отверстий, где нет металлизации.

7. С помощью обычного суммирования значений элементов и компонентов подсчитываем эксплуатационную интенсивность отказов i-й функциональной части (модуля) ?Эi; i = 1, …, N , где N - количество модулей.

При расчёте величины ?Эi элементы одного функционального назначения с одинаковыми электрическими режимами, конструктивно-технологическими и другими факторами могут объединяться в группы однотипных элементов. В этом случае значение ?Эi для i-го модуля определяем по выражению

(3.4)

где - эксплуатационная интенсивность отказов элементов j-й группы;

- количество элементов в j-й группе; в предельном случае в каждой группе может быть всего лишь по одному элементу;

k - число сформированных групп однотипных элементов.

Для соединений пайкой на печатной плате для отверстий, где нет металлизации, количество элементов в j-й группе всегда больше единицы ( > 1).

Эксплуатационную интенсивность отказов РЭУ в целом определяем суммированием значений :

. (3.5)

Если в составе РЭУ имеются одинаковые модули, то для расчёта величины РЭУ вместо (3.5) может использоваться выражение

(3.6)

где - количество модулей i-го вида в составе РЭУ;

- число разновидностей модулей.

В предположении экспоненциального закона надёжности среднюю наработку до отказа Tср находим по формуле:

. (3.7)

В этом случае вероятность безотказной работы за время tp находится как

(3.8)

Исходя из экспоненциального закона распределения гамма-процентная наработка до отказа вычисляется по формуле:

 (3.9)

3.2 Модели прогнозирования эксплуатационной интенсивности отказов элементов

Значения эксплуатационной интенсивности отказов большинства групп элементов (компонентов) рассчитываются по математической модели

(3.10)

где - базовая интенсивность отказов элементов данной группы;

- коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов;

m - число учитываемых факторов.

Для отдельных групп сложных электрорадиоизделий (ЭРИ), cуммарный поток отказов которых складывается из независимых потоков отказов составных частей ЭРИ (например, электромагнитной катушки и контактной системы реле), математическая модель расчёта эксплуатационной интенсивности отказов имеет вид

(3.11)

где - исходная (базовая) интенсивность отказов j-й части изделия, j=1, …, n;

n - количество составных частей изделия;

- коэффициент, учитывающий влияние i-го фактора для j-й части изделия; i =1,…m; j =1, …, n;

- количество факторов, учитываемых для i-й части изделия.

В таблице 3.1 представлены модели прогнозирования групп элементов и компонентов, которые входят в состав печатного узла.

Таблица 3.1 - Модели прогнозирования

Группы элементов	Модели прогнозирования
С1,С2
D1
R1-R6
VD1,VD2
Соединитель
Платы со сквозными металлизированными отверстиями (МО) (пайка отверстий)
Соединения, в том числе пайкой

Таблица 3.2 - Пояснение величин (параметров), входящих в математические модели

Параметр	Пояснение
1	2
Составляющие, входящие в модели для всех видов элементов
?Б	Базовая интенсивность отказов элементов данной группы (или конкретного типа), отвечающая температуре окружающей среды +25 ?С и номинальной электрической нагрузке, т.е. значению коэффициента электрической нагрузке =1.
КР	Коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки(коэффициента) и температуры корпуса элемента.
Кt	Коэффициент, зависящий от температуры корпуса элемента(компонента)
КЭ	Коэффициент эксплуатации, зависящий от жесткости условий эксплуатации РЭУ
КП	Коэффициент приемки, учитывающий степень жесткости требований к контролю качества и правила приемки элементов(компонентов РЭУ) в условиях производства
Составляющие, входящие в модели для полупроводниковых приборов
КФ	Коэффициент, учитывающий функциональный режим работы прибора
КД	Коэффициент, зависящий от значения максимально допустимой по ТУ нагрузки по мощности(или току)
КU	Коэффициент, зависящий от отношения рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ(коэффициента нагрузки по напряжению)
Составляющие, входящие в модели для ИМС
КИС	Коэффициент, учитывающий количество элементов в ИМС
Ккорп	Коэффициент, учитывающий тип корпуса
КV	Коэффициент, учитывающий напряжение питания для ИМС
Составляющие, входящие в модели для конденсаторов
КС	Коэффициент, зависящий от значения номинальной емкости
Составляющие, входящие в модели для резисторов
КR	Коэффициент, зависящий от номинального значения сопротивления
КM	Коэффициент, зависящий от значения номинальной мощности
К?	Коэффициент, зависящий от значения допуска на сопротивление
Составляющие, входящие в модели для изделий коммутации и соединителей
КК	Коэффициент, зависящий от количества задействованных контактов
Кn	Коэффициент, зависящий от количества сочленений-расчленений n(соединители)
Составляющие, входящие в модели для печатных плат с металлизированными сквозными отверстиями
?Б	Базовая интенсивность отказов межсоединений в зависимости от технологии
Ксл	Коэффициент, учитывающий количество слоев n в плате
N1	Количество сквозных отверстий, пропаянных способом ”пайка волной”
N2	Количество сквозных отверстий, пропаянных ручным способом

4. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ПЕЧАТНОГО УЗЛА

4.1 Исходные данные, используемые для расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов

Таблица 4.1 - Элементы и компоненты, входящие в модуль

Элемент, компонент	Позиционное обозначение	Тип	Коли-чество	Примечание	Тпред.раб, 0С
Конденсатор	С1, С2	К50-6	144	Оксидно-электролитические алюминие-вые	-60.. ..+85
Микросхема	D1	D100C	72		130
Резисторы	R1-R6	С2-34	432		-60.. ..+85
Диод	VD1	SAY32	72		150
Диод	VD2	SZX18	72		150
Соединитель (розетка)	XS1	СНП345	1	181 конт., n ? 500 за время tр	100
Металлизированное отверстие	-	-	1089	Кп=5, ?Б=0,0013·10-6 1/ч	-
Пайка	-	-	1504	Кп=5, ?Б=0,000017·10-6 1/ч	-

4.2 Коэффициенты электрической нагрузки элементов

Для расчета коэффициента электрической нагрузки учитываются наиболее влияющие на надежность элемента факторы. Для транзистора рассеиваемая мощность, ток и напряжение. Для остальных же элементов выбираем рекомендуемые коэффициенты электрической нагрузки.

(4.1)

Таблица 4.2 - Коэффициенты нагрузки

Элемент	Коэффициент нагрузки
С1, С2	0,255
R1-R6	0,21
D1	0,18
VD1	0,24
VD2	0,2
XS1	0,14

4.3 Результаты расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов

Определяем максимальную температуру элементов модуля при его работе в составе РЭУ.

Предельная рабочая температура tэл max теплонагруженных элементов (ИМС, транзисторы, диоды, мощные резисторы) определяем как

?С.

Значение величины tэл max для нетеплонагруженных элементов (конденсаторы, слабонагруженные резисторы, соединитель, кварцевый резонатор) подсчитано как

?С.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов конденсаторов ?Э. Для алюминиевого оксидно-электролитического конденсатора К50-6 с коэффициентом электрической нагрузки КН=0,255, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР[3, с.26-27] ?Б=0,173•10-6 1/ч, КР=8,548, КC=0,118, КЭ=1,3, КП=5, n=144. С учётом этого интенсивность отказов конденсаторов равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов резисторов ?Э. Для металлодиэлектрического резистора С2-34 мощностью рассеивания 0,062Вт с сопротивлением, находящимся в диапазоне 1кОм?R<100кОм и имеющим допуск ±5% и коэффициент электрической нагрузки КН=0,21, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.29-30] ?Б=0,044•10-6 1/ч, КР=0,653, КМ=0,7, КR=0,7, К?=1, КЭ=1,5, КП=3, n=432. С учётом этого интенсивность отказов резисторов равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов микросхемы ?Э. Для микросхемы D100C с коэффициентом электрической нагрузки КН=0,18,, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.26-27] ?Б=0,028•10-6 1/ч, КР=0,462, КИС=1,184, Ккорп=3, КV=1, КЭ=1,2, КП=5,5, n=72. С учётом этого интенсивность отказов диода равна

1/ч

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов диода ?Э. Для полевого транзистора SAY32 с коэффициентом электрической нагрузки KН=0,24, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.26-27] ?Б=0,091•10-6 1/ч, КР=0,302, КФ=0,6, КД=0,6, КU=0,7, КЭ=1,2, КП=8, n=72. С учётом этого интенсивность отказов транзистора равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов диода ?Э. Для полевого транзистора SZX18 с коэффициентом электрической нагрузки KН=0,2, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.26-27] ?Б=0,091•10-6 1/ч, КР=0,266, КФ=0,6, КД=0,6, КU=0,7, КЭ=1,2, КП=8, n=72. С учётом этого интенсивность отказов транзистора равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов соединителя ?Э. Для низкочастотного соединителя СНП345, имеющего число сочленений-расчленений n=500, температуру перегрева контактов по ТУ при максимальной токовой нагрузке tп=30?С, коэффициент электрической нагрузки КН=0,14, в котором задействовано 145 контактов, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.31] ?Б=0,0041•10-6 1/ч, КР=46,55, КК=49,599, Кn=1,006, КЭ=1,3, КП=2,5. С учётом этого интенсивность отказов соединителя равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов платы со сквозными пропаянными МО ?Э. Для печатной платы, выполненной двусторонним печатным монтажом, с 1089-ю сквозным металлизированным отверстием, пропаянными пайкой волной, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.33] ?Б=0,000017•10-6 1/ч, Ксл=1, N1=1089, N2=0, Кt=3,702, КЭ=1,7, КП=5. С учётом этого интенсивность отказов платы со сквозными пропаянными МО равна

1/ч.

Определяем эксплуатационную интенсивность отказов соединения пайкой ?Э. Для соединения пайкой волной, качества приёмки «1» (приёмка ОТК) и работающей в группе РЭУ 3ЧР [3, с.33] ?Б=0,000069•10-6 1/ч, Кt=3,702, КЭ=1,7, КП=5, n=1504. С учётом этого интенсивность отказов соединения пайкой равна

1/ч.

Все полученные значения заносим в таблицу 4.3

Таблица 4.3 - Расчёт эксплуатационной безотказности элементов модуля

Обозначение	Количество, n	Кн	?Б(е-6), 1/ч	Математическая модель для ?Э	Значение поправочного коэффициента	?Кi	?эi*ni (e-6) 1/ч
					Кр	Кt	КФ	КД	КU	КC	КК	Кn	Ксл	КЭ	Кп
С1,С2	144	0,255	0,173		8,548	-	-	-	-	0,118	-	-	-	1,3	5	6,543	0,0163
R1-R6	432	0,21	0,044		0,653	-	-	-	-	-	-	-	-	1,5	5	1,44	0,2737
D1	72	0,18	0,028		0,462	-	-	-	-	-	-	-	-	1,2	5,5	10,827	0,2183
VD1	72	0,24	0,091		0,302	-	0,6	0,6	0,7	-	-	-	-	1,2	8	0,73	4,784
VD2	72	0,2	0,091		0,266	-	0,6	0,6	0,7	-	-	-	-	1,2	8	0,643	4,784
XS1	1	0,14	0,0041		7,71	-	-	-	-	-	79,451	1,006	-	1,3	2,5	2002	8,21
ПП с МО	230	-	0,000017		-	2,34	-	-	-	-	-	-	-	1,7	5	19,887	777,6
Пайка волной	491	-	0,000069		-	2,34	-	-	-	-	-	-	-	1,7	5	19,887	67,38

Таблица 4.4 - Расчет поправочных коэффициентов

Наимено-вание элемента	Позицион-ное обозначение	Модель прогнозирования ?Э	Модели (выражения) определения поправочных коэффициентов	Значения величин, входящих в модель расчёта коэффициентов	Численные значения найденных поправочных коэффициентов
1	2	3	4	5	6
Конденсаторы	С1, С2			А=3,59·10-2; В=4,09; Nt=358; G=5,9; KH=0,255; NS=0,55; tокр=102; H=3
				С1=C2=0,1мкФ;
			- табл.А.11[приложение А]
			- табл.А.12[приложение А]
Резисторы	R1-R6			А=0,260; В=0,5078; NT=343; G=9,278; KH=0,21; NS=0,878; t=99; J=1; H=0,886
			- табл.А.10[приложение А]
			- табл.А.9 [приложение А]
			[приложение А]
			- табл.А.11[приложение А]
			- табл.А.12[приложение А]
Микро-схема	D1			B=0,023; tокр=102;
				A=0,478; N=38; S=0,253
			- табл.[приложение А]
			- табл.А.12[приложение А]
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]
Диод	VD1			A=44,1025; tокр=102;NT= -2138; ?t=150?С; KH=0,24; TM=448; L=17,7
			- табл.А.3[приложение А]
			- табл.А.4[приложение А]
			- табл.А.5[приложение А]
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]
Диод	VD2			A=44,1025; tокр=120; NT= -2138; ?t=150?С; KH=0,2; TM=448; L=17,7
			- табл.А.3[приложение А]
			- табл.А.4[приложение А]
			- табл.А.5[приложение А]
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]
Розетка	XS1			=30; tокр=102; KH=0,14
				N=145
				n=500
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]
Плата со сквозны-ми пропаян-ными МО	-		- табл. [приложение А]
				tокр=102
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]
Пайка волной	-			tокр=102
			- табл.А.13[приложение А]
			- табл.А.14[приложение А]

4.4 Определение показателей безотказности печатного узла

Эксплуатационную интенсивность отказов РЭУ определяем по формуле:

1/ч.

Предполагая, что надёжность РЭУ имеет экспоненциальный закон, среднюю наработку до отказа Tcp находим по формуле:

ч.

Вероятность безотказной работы за заданное время работы tp определяем по формуле:

.

Гамма-процентную наработку до отказа T? при ?=95% вычисляем по формуле:

ч.

При расчёте использовался математический пакет MathCAD 11а.

5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕШЕНИЯ

Результаты прогнозирования расчётным способом показателей безотказности РЭУ с учётом электрического режима, условий эксплуатации, конструкторско-технологических и других особенностей элементов занесены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты прогнозирования расчётным способом показателей безотказности РЭУ

Показатель безотказности РЭУ	Результат
Средняя наработка до отказа, Tср, ч	3906
Вероятность безотказной работы за заданное время tЗ, P(tЗ)	0,774
Гамма-процентная наработка до отказа при =95%, T?, ч	200,363

Следовательно, вероятность безотказной работы однотактного обратноходового конвертора за заданное время tр=1000 часов равняется P(tр)= 0,774. Это означает, что 77% исследуемых устройств из партии должны работать безотказно в течении tр=1000 часов работы.

Наработка до отказа равняется Tср=3906 часов. Это значит, что N устройств будут в среднем иметь наработку до отказа, равную 3906 часов.

Гамма-процентная наработка до отказа при ?=95% равняется T?=200,363 часов. Это означает, что у 95% исследуемых устройств из партии в течение суммарной наработки, равной 200,363 часов, отказ не возникнет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы провели прогнозирование расчётным способом показателей безотказности РЭУ с учётом электрического режима, условий эксплуатации, конструкторско-технологических и других особенностей элементов. При расчёте учитывали характеристики элементов РЭУ, эксплуатационные и организационные характеристики.

В целом, проанализировав полученные результаты можно сделать вывод, что исследуемый однотактный обратноходовой конвертор обладает допустимой вероятностью безотказной работы за 1000 часов, средним временем безотказной работы, допустимой гамма-процентной наработкой до отказа при ?=95%. Можно применить резервирование для повышения отказоустойчивости на этапе эксплуатации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

3. Боровиков, С.М. Расчёт показателей надёжности радиоэлектронных средств: учеб.-метод. пособие к курсовому проектированию по дисциплинам «Теоретические основы проектирования и надежности РЭС» спец. «Моделирование и компьютерное проектирование РЭС» и «Теоретические основы конструирования, технологии и надежности» спец. «Проектирование и производство РЭС» / С. М. Боровиков, И. Н. Цырельчук, Ф. Д. Троян; под ред. С. М. Боровикова. - Минск: БГУИР, 2009. - 69 с. : ил.

Размещено на Allbest.ur