ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

4. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

4.1 Расчет надежности по внезапным отказам

В начале для определённого класса объектов выбирается один из типов показателей надёжности: интервальный, мгновенный, числовой таблица 6 в [1]. Из нее выбираем, с учетом вида объекта (ремонтируемый с допустимыми перерывами в работе), числовые показатели надежности, т.е. m_t – средняя наработка между отказами, m_B – среднее время восстановления объекта, К_Г – коэффициент готовности. Таким образом, при конструкторском проектировании РЭС не требуется рассчитывать все ПН, необходимо, прежде всего, определить вид объекта и выбрать те ПН, которые наиболее полно характеризуют надёжностные свойства разрабатываемого объекта.

Для дальнейшего выбора показателей надежности установим шифр из четырёх цифр, по рекомендации таблицы 4.21 [5]: 2312. Что соответствует: по признаку ремонтопригодности — ремонтируемому (2), по признаку ограничение продолжительности эксплуатации— режим использования по назначению – непрерывный (1), по признаку доминирующий фактор при оценке последствий отказа – факт выполнения или не выполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме(2).

Исходя из этих данных определяются показатели надежности. Полученные результаты сравниваем с таблицей 6 [1]. Окончательно получаем, что в связи с тем, что блок ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе, то ПН будут m_t, m_в, К_г, Т. е. мы выбрали числовые ПН: наработку на отказ – m_t, среднее время восстановления объекта – m_в, коэффициент готовности – К_г.

Ответственным этапом в проектировании надёжности РЭА является обоснование норм, т. е. допустимых значений для выбранных показателей надежности. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, от правильности результатов данного этапа зависит успех и смысл всех расчётов надёжности, т. к. здесь мы определяем, какое значение показателей надежности можно считать допустимым. Во-вторых, нет общих правил и рекомендаций для установления норм надёжности различных объектов, многое зависит от субъективных факторов и опыта конструктора. В-третьих, любая ошибка на данном этапе ведёт к тяжёлым последствиям: занижение нормы ведёт к повышению потерь от ненадёжности, завышение – от дороговизны. Итак, из таблицы 4.23 [5] мы определяем исходя из группы аппаратуры по ГОСТ 16019–78 – стационарная для статических сооружений; по числу ЭРЭ (1001-2000), что m_t допустимая равна 3000 часов.

Таблица 5- Данные для расчета интенсивности отказов

Надёжность РЭА в значительной степени определяется надёжностью элементов электрической схемы (ЭЭС) и их числом. Поэтому точность расчёта ПН проектируемого объекта относительно отказов, обусловленных нарушениями ЭЭС, имеет большое значение. Заметим, что к ЭЭС следует относить места паек, контакты разъёмов, крепления элементов и т. д. При разработке РЭА можно выделить три этапа расчёта: прикидочный расчёт, расчёт с учётом условий эксплуатации и уточнённый расчёт. Прикидочный расчёт проводится с целью проверить возможность выполнения требований технического задания по надёжности, а также для сравнения ПН вариантов разрабатываемого объекта. Прикидочный расчёт может производиться, и когда принципиальной схемы ещё нет, в этом случае количество различных ЭЭС определяется с помощью объектов аналогов. Исходные данные и результаты расчёта представлены в таблице 4. По данным таблицы рассчитываются граничные и средние значения интенсивности отказов, а также другие показатели надёжности.

Суммарная интенсивность отказов элементной базы

Время наработки на отказ

Расчёт безотказности конструируемого объекта с учётом условий эксплуатации аппаратуры, т.е. влияние механических воздействий, высотности и климатических факторов производится с помощью поправочных коэффициентов для интенсивностей отказов по одной из следующих формул:  ;

 где _оэ – интенсивность отказов j-го элемента в номинальном режиме ( температура окружающей элемент среды 20С, коэффициент нагрузки равен 1);

 - поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно воздействия вибрации, ударных нагрузок, климатических факторов (влажности и температуры) и высоты; k1,2,j- коэффициент, учитывающий одновременно воздействие вибрации и ударных нагрузок.

Значения интенсивностей оj и поправочных коэффициентов k,j берутся из научно-технической литературы по надёжности РЭА. Для наиболее распространённых элементов и условий эксплуатации эти значения приведены в приложении [2].

Обозначим произведение поправочных коэффициентов для j-го элемента через , тогда

Исходные данные интенсивности отказов  для расчёта электрической схемы с учетом условий эксплуатации заносятся в таблицу 2. Если в объекте имеется nj однотипных элементов, имеющих одинаковые значения и , то для всей электрической схемы интенсивность определяется по формуле :

На основе этого значения определяются другие показатели с учётом условий эксплуатации: .

Таблица 6 - Исходные данные для уточненного расчета с учетом условий эксплуатации

Уточненная интенсивность отказов элементной базы

Время наработки на отказ

Для повышения надежности данного блока следует уменьшить коэффициенты нагрузки или заменить элементную базу на более надежную.

При отказе любой из частей модуля АЦП, блок перестает выполнять основные свои функции. Данный модуль является связующим звеном между цифровой и аналоговой частью блока. Модуль АЦП включен последовательно, остальные модули параллельно. При отказе любого из других модулей блок продолжает работу с потерей некоторого количества своих функций.

Уточнённый расчёт показателей безотказности производится, когда конструкция объекта в основном определена. Здесь, прежде всего, учитывается отклонение электрической нагрузки ЭЭС и окружающей их температуры от номинальных значений, кроме того, анализируется изменение ПН при используемой системе обслуживания. Интенсивности отказов элемента j-го типа уточнённая  и всей схемы рассчитываются по формулам:

где a_j – поправочный коэффициент, определяемый как функция коэффициента к_н,j, учитывающего электрическую нагрузку, и температуры Т_j для элемента j-го типа.

Коэффициенты нагрузки для резисторов и конденсаторов определяются соответственно по формулам:

где W_доп , W – допустимая и средняя мощности рассеяния на резисторе; U_ном ,U_П – номинальное и постоянное напряжение на конденсаторе; U_им – амплитуда импульсного напряжения.

Для транзисторов в качестве Кн берётся максимальный из следующих коэффициентов:

U_кэ/U_кэ,д ; U_кб/U_кб,д ; U_эб/U_эб,д ; W/W_д,

где U_кэ, U_кб, U_эб – прямое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; U_кэ,д , U_{кб, д,} U_эб,д – прямое допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; W_д , W – допустимая и рассеиваемая на транзисторе мощности.

Для диодов коэффициент нагрузки берётся с учётом коэффициентов по прямому току (I_пр), обратному току и напряжению (U), т. е.

К_н = max{ I_{обр.раб}./I_{обр.ном}.; I_{обр.раб}./I_{обр.ном}.; U_раб/U_ном }.

Примем к расчёту, что отказы родственных РЭА показывают, что 60% всех отказов вызвано нарушениями ЭРЭ принципиальной схемы, 30% - ошибками конструкции и 10 % - нарушениями технологии изготовления и сборки. В этом случае К_к К_т,

где К_к и К_т– поправочные коэффициенты, учитывающие увеличение интенсивности за счёт ошибок в конструкции и нарушений технологии соответственно. Коэффициенты К_к и К_т:

;

Тогда

Окончательно, с учётом всех видов отказов, получаем: m_t = 3125 ч;

Сравним с нормой: 3125 > 3000 ч. По полученным данным можно сделать вывод, что модуль АЦП по средней наработке на отказ может эксплуатироваться, но, учитывая не значительное превышение средней наработки над допустимой наработкой в дальнейшем, следует увеличить надежность элементной базы.

Показатель качества , Б_i – показатель базового образца; Д_i – значение показателя оцениваемого образца, улучшение конструкции характеризуется увеличением показателя.

Для данного модуля рассматриваем 5 групп показателей для каждой группы , где m_i – весовой коэффициент, ; , где k – число группы.

Таблица 7. Показатели качества.

=1.11

Анализируя результаты сравнения полученных показателей качества базового и рассматриваемого образцов можно сделать вывод, что новый образец качественнее старого на 11%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был разработан аналого-цифровой преобразователь сигналов от первичных датчиков и преобразование в цифровые электрические сигналы.

Проектирование производилось с учетом климатических и механических воздействий на печатный узел. Компоновка и трассировка печатного узла проведена с использованием автоматизированных средств проектирования (в среде P-CAD).

Также были произведены расчеты печатного монтажа и проверены условия соответствия печатного узла требованиям вибро- и ударопрочности.

Графическая часть состоит из схемы электрической принципиальной, сборочного чертежа, чертежа лицевой панели, компоновочного чертежа и электромонтажного чертежа.

Разработанное устройство аналого-цифрового преобразователя сигналов от первичных датчиков полностью соответствует всем требованиям, изложенным в техническом задании.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Варфоломеев Б.Г., Ивановский А.В., Муромцев Ю.Л. Проектирование несущей конструкции электронного блока: Учебное пособие/ Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2007.-76с.

2.  Гель П. П., Иванов-Есипович Н. К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. Л.: Энерго-атомиздат, 2004. 536 с.

3.  Конструирование функционального узла на печатном монтаже. Метод. указ./ Сост. Малков Н.А., Муромцев Ю.Л. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 1998.-36с.

4.  Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное пособие для вузов/ Е.М. Парфёнов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачёв. М.: Радио и связь, 1999.-272с.

5.  Пудовкин А.П., Малков Н.А. Проектирование РЭС: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2001.-160с.

6.  Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник /Э. Т. Романычева, А. К. Иванова и др.; Под ред. Романычевой Э. Т. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1999. 448 с.

Похожие работы

Стробоскопический аналого-цифровой преобразователь

Скачать

22947

9

0

... пределов допускаемой основной погрешности. 3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО СТРУКТУРНОЙ СХЕМЕ. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЕ. Структурная схема стробоскопического аналого – цифрового преобразователя, предназначенного для использования в системах с межмодульным параллельным интерфейсом МПИ представлена на рисунке 3.1. Рис. 3.1. Структурная схема стробоскопического АЦП. ...

Аналого-цифровые преобразователи

Скачать

48405

2

20

... и 20-разрядном разрешении составляет 60-80 мс, а минимальное время преобразования АЦП HI-7159 для 18-разрядного разрешения и той же частоты режекции составляет 140 мс. В настоящее время ряд ведущих по аналого-цифровым ИМС фирм, такие как Analog Devices и Burr-Brown, прекратили производство АЦП многотактного интегрирования, полностью перейдя в области АЦ-преобразования высокого разрешения на сигма- ...

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Скачать

19644

5

3

... ів 2001 Техническое задание   Разработать быстродействующтий многоканальный АЦП с управлением от микроконтроллера. АПЗ.38.098424.003 ТЗ Изм Лит № докум Подпись Дата Аналого цифровой преобразователь Техническое задание Лит Лист ...

Цифровой тахометр

Скачать

23575

0

4

... действия системы. 3. Проектирование аппаратных средств системы 3.1 Разработка принципиальной схемы системы   Основу проектируемого устройства составляет центральный процессор (ЦП). В разрабатываемом цифровом тахометре ЦП строится на основе микропроцессора 8086. При разработке структуры блока ЦП возникают задачи разделения (демультиплексирования) шины адреса/данных буферирования шин адреса и ...