Для транзисторов номинальный параметр Pк допустимое значение следует брать из справочников.
Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока Iпр. Брать в справочниках.
Фактическое значение этих параметров следует брать исходя из рекомендации таблицы №1. При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жестких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах и вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры оказывает температура. Определяя интенсивность отказов при t˚=20˚С, значения приведены в таблице №2. интенсивность отказов обозначается λо. Измеряется λо в (1/час)
Таблица № 2.
| Наименование элемента | λо · 10‾6 1/час |
| Микросхемы средней степени интеграцииБольшие интегральные схемы | 0,0130,01 |
| Транзисторы германиевые: МаломощныеСредней мощностиМощностью более 200мВт | 0,70,61,91 |
| Кремневые транзисторы: Мощностью до 150мВтМощностью до 1ВтМощностью до 4Вт | 0,840,50,74 |
| Транзисторы полевые: | 0,1 |
| Высокочастотные транзисторы: Малой мощностиСредней мощности | 0,20,5 |
| Конденсаторы: БумажныеКерамическиеСлюдяныеСтеклянныеПлёночныеЭлектролитические (алюминиевые) Электролитические (танталовые) Воздушные переменные | 0,050,150,0750,060,050,50,0350,034 |
| Резисторы: КомпозиционныеПлёночныеУгольныеПроволочные | 0,0430,030,0470,087 |
| Диоды: КремниевыеВыпрямительныеУниверсальныеИмпульсные | 0,20,10,050,1 |
| Стабилитроны | 0,157 |
| Трансформаторы: Силовые Звуковой частотыВысокочастотныеАвтотрансформаторные | 0,250,020,0450,06 |
| ДросселиКатушки индуктивностиРеле | 0,340,020,08 |
| АнтенныМикрофоныГромкоговорителиОптические датчики | 0,362044,7 |
| Переключатели, тумблеры, кнопкиСоединителиГнёзда | 0,07n0,06n0,01n |
| Пайка навесного монтажаПайка печатного монтажаПайка объёмного монтажа | 0,010,030,02 |
| Предохранители | 0,5 |
| Волноводы гибкиеВолноводы жёсткие | 1,19,6 |
| Электродвигатели: АсинхронныеАсинхронные вентиляторные | 0,3592,25 |
Порядок расчёта.
В таблицу № 3 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. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах).
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. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 1.
Коэффициенты нагрузок.
Для транзисторов: kн = Рф/Ркдоп = Рф/Рн (1)
Для диодов: kн = Iф/Iпрср = Iф/Iн (2)
Для конденсаторов: kн = Uф/Uн = Uф/(Uu·n) · 2 (3)
Для резисторов: kн = Рф/Рн (4)
Зная kн определяем фактическое значение параметра и заполняем колонки 5 и 8. Если kн в таблице для элемента не указанно, то следует ставить прочерк или брать kн = 0,5.
Колонка 7 заполняется по справочнику. Далее определяется коэффициент α, который показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят α по таблице № 4.
Таблица № 4
| t˚С | Значение α при k равном | ||||
| 0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,8 | 1 | |
| Кремневые полупроводниковые приборы | |||||
| 204070 | 0,020,050,15 | 0,050,150,35 | 0,150,300,75 | 0,511 | 1-- |
| Керамические конденсаторы | |||||
| 204070 | 0,150,300,30 | 0,300,300,50 | 0,350,500,75 | 0,651,001,5 | 11,42,2 |
| Бумажные конденсаторы | |||||
| 204070 | 0,350,500,7 | 0,550,601,0 | 0,700,801,4 | 0,851,001,8 | 1,01,22,3 |
| Электролитические конденсаторы | |||||
| 204070 | 0,550,651,45 | 0,650,801,75 | 0,750,902,0 | 0,901,12,5 | 1,01,22,3 |
| Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы | |||||
| 204070 | 0,400,450,50 | 0,500,600,75 | 0,650,801,0 | 0,851,11,5 | 1,01,352 |
| Силовые трансформаторы | |||||
| 204070 | 0,400,421,5 | 0,430,502 | 0,450,603,1 | 0,550,906,0 | 11,510,0 |
Для германиевых полупроводниковых диодов α брать таким, как у кремневых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть в конкретной схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы №2 (интенсивность отказов λо для температуры +20˚С)
Колонка 11 λi = α · λо
Колонка 12 λс = λi · n, где n – количество элементов.
Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае λi в колонке 11
λi = λо · α · α1 · α2 · α3
где α – коэффициент влияния температуры;
α1 – коэффициент влияния механических воздействий;
α2 - коэффициент влияния влажности;
α3 - коэффициент влияния атмосферного давления.
Значения α1, α2, α3 определяются по нижеследующим таблицам.
Таблица № 5.
| 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 |
Коэффициент влияния влажности.
Таблица № 6.
| Температура ˚С | Влажность% | Поправочный коэффициент α2 |
| 20-40 | 6-70 | 1,0 |
| 20-25 | 90-98 | 2,0 |
| 30-40 | 90-98 | 2,5 |
Коэффициент влияния атмосферного давления.
Таблица № 7.
| Давление кПа | Поправочный коэффициент α3 | 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 Σ λс, тогда Тср = 1/ Σ λс (час)
Исходя из таблицы №3 получаем Σ λс = 9,747 · 10‾6, от сюда получаем
Тср = 1 · 10‾6 / 9,747 = 102595,7 часов.
По приведённому расчёту надёжности среднее время наработки на отказ приёмника для радиоуправляемой игрушки составляет 102595,7 часов.
В моём приёмнике для радиоуправляемой игрушки используются резисторы типа МЛТ.
Металлопленочные резисторы (МЛТ) содержат резистивный элемент в виде очень тонкой (десятки доли микрометра) металлической плёнки, осаждённой на основании из керамики, стекла, слоистого пластика, ситалла 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.
Температурный коэффициент стабильности (ТКС) резисторов типа МЛТ и резисторов типа ОМЛТ не превышает 0,02% на 1˚С.
Уровень шумов резисторов группы А не более 1мкВ / В, группы Б не более 5 мкВ / В.
Опираясь на изученную литературу, приведённую выше, резисторы типа металлоплёночные (МЛТ), подходят для использования в приёмнике для радиоуправляемой игрушки.
Мною выбраны керамические конденсаторы серии КМ (конденсатор монолитный). Керамические конденсаторы представляют собой пластинки, трубки из керамики с нанесёнными на них электродами из металла.
Для зашиты от внешних воздействий эти конденсаторы окрашивают эмалями и герметизируют, покрывая эпоксидными компаундами, либо заключая в специальный корпус. Керамические конденсаторы широко применяются в качестве контурных, блокировочных, разделительных и других конденсаторов.
Керамические конденсаторы с диэлектриком из высококачественной керамики характеризуются высокой электрической надёжностью и сравнительно небольшой стоимостью. Сопротивление этих конденсаторов при 20˚С превышает 5….10 ГОм, тангенс угла потерь на частотах порядка 1 мГц равен 0,0012….0,0015.
Конденсаторы с диэлектриком из низкокачественной керамики отличаются большой удельной ёмкостью и малой стоимостью.
Основные параметры керамических конденсаторов серии КМ приведены в таблице №1.
Таблица № 1.
| Особенности конструкции | Пределы номинальной ёмкости Пф | Ряд номинальных ёмкостей | Допустимые отклонения% | Номинальное напряжениеВ | Допустимая реактивная мощность В · А |
| Монолитные | 16…5600680…68000015000…150000 | Е24Е6Е6 | От+50 до-20От+80 до-205; 10; 20 | 100; 160; 25025; 5025; 50 | 0,05…20,05…210…30 |
Так же в приёмнике применены электролитические конденсаторы типа К50-6.