Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика (стр. 1 из 5)

ОДК 621.3.019 Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

Факультет радиотехнических систем летательный аппаратов

Кафедра производства радиоэлектронных систем летательных аппаратов

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по курсу «Физико-теоретические основы конструирования электронных аппаратов»

АНАЛИЗ, ОЦЕНКА И ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МИНИАТЮРНОГО МИКРОМОЩНОГО РАДИОПЕРЕДАТЧИКА

2010

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка по курсовому проекту: 41страниц, 11 рисунков, 13 таблиц, 2 приложений, 6 источников.

Объектомисследованияявляется миниатюрный микромощный радиопередатчик.

Целью данной работы является изучение и практическое применение методов анализа надежности и безотказности радиоэлектронной аппаратуры.

Для данного объекта был проведен анализ свойств и условий его применения, а так же анализ критериев отказов и предельных состояний. Было проведено распределение требований по надежности и ориентировочный расчет надежности по отдельным функциональным узлам, уточненный расчет надежности и расчет поля допуска на определяющий параметр одного функционального узла, а так же расчет параметрической надежности функционального узла.Были рассчитаны показатели безотказности, ремонтопригодности и комплексные составляющие всего устройства и его отдельной функциональной части.

ВЕРОЯТНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОТКАЗНОСТЬ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, РЕСУРС,РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТКАЗОВ, РЕЖИМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день создается большое количество новых радиоэлектронных приборов по усовершенствованным технологиям и с использованием современной элементной базы. Одной из основных задач такого проектирования является обеспечение требуемого уровня надежности электронной аппаратуры, т. к. низкая надежность является одной из причин преждевременного снятия объектов с эксплуатации, экономического простоя, увеличения затрат на гарантийное обслуживание, комплектов запасных частей, снижению эффективности применения ответственной техники.

Надежность техники должна обеспечиваться системно, охватывая все стадии жизненного цикла изделий, поэтому целью данной курсовой работы является проведение комплексного анализа надежности и безотказности микромощного радиопередатчика. Будет проведен ориентировочный расчет надежности всего устройства и сравнение с заданными значениями. Также более детально будет рассмотрен один из функциональных узлов, для которого будет проведен уточняющий расчет надежности, и, обобщив результаты, сможем сделать выводы о надежности данного узла.

Ожидаемым результатом должно быть получение данных об уровне надежности прибора, сможем выявить какие-то недостатки и предложить пути их устранения.

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА И УСЛОВИЙ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Анализсвойствобъекта

Исследуемый в данной курсовой работе миниатюрный микромощный передатчик (ММП) относится к наземной, носимой (переносной), бытовой радиоэлектронной аппаратуре (РЭА). По категории размещения РЭА на объекте эксплуатации и условий эксплуатации относится к IV группе, т.е. к аппаратуре, работающей на открытом воздухе, в условиях движения. Категория размещения – для работы и эксплуатационного хранения в помещениях с искусственным климатом и для кратковременной работы в других условиях, в том числе и на открытом воздухе.

Схема электрическая принципиальная ММП представлена в прил. А. Данное устройство состоит из четырех функциональных узлов (ФУ) (см. рис. 1.1). Перечень элементов представлен в прил. Б.

Рисунок 1.1 – Структурная схема устройства: а) ФУ №1 – входной блок; б) ФУ№2 –микрофонный усилитель; в) ФУ№3 – задающий высокочастотный генератор; г) ФУ№4 – усилитель мощности

Микрофонный усилитель (ФУ №2) собран на транзисторе VT1, VT2 образует задающий высокочастотный генератор (ФУ №3). Его частота зависит от индуктивности L1 и емкости между электродами сток-затвор VT2. Через резистор R5 на варикап VD2 подается начальное смещение.

Нагрузкой микрофонного усилителя служит R6, c помощью С4 закорачиваются на корпус высокочастотные составляющие. Для увеличения громкости звука следует увеличить емкость конденсаторов С1 и С3.

На транзисторе VT3 собран усилитель мощности (ФУ №4) с коэффициентом усиления около 5-7. Конденсатор С11 нужен для нагрузки выходного каскада при использовании короткой антенны (менее 0,5 м).

1.2 Анализ условий применения объекта

Для обеспечения необходимых условий применения рассматриваемого объекта необходимо учитывать следующие нормативные внешние воздействующие факторы (ВВФ):

а) ударная устойчивость:

- ускорение, g – 10;

- длительность ударного импульса, – 16 мс;

- число ударов, не менее – 20;

б) прочность при транспортировании (в упакованном виде):

- ускорение g, 15;

- длительность ударного импульса – 11 мс;

- число ударов – не менее 1000;

в) теплоустойчивость:

- рабочая температура – 40°С;

- предельная температура – 55°С;

г) пониженное атмосферное давление – 70 кПа;

д) холодоустойчивость:

- рабочая температура −10°С;

- предельная температура −40°С;

е) влагоустойчивость:

- влажность – 93 %;

- температура – 25°С.

2. РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА

2.1 Классификация объекта по назначению

миниатюрный микромощный радиопередатчик надежность

ММП – это изделие конкретного назначения (ИКН), имеющее один вариант применения. По работоспособности – это изделие вида I, которое в процессе эксплуатации может находиться в двух состояниях – работоспособном и неработоспособном. По режиму применения (функционирования) – это изделие длительного непрерывного применения (НПДП) и многократного циклического применения (МКЦП), восстанавливаемое, необслуживаемое, ремонтируемое обезличенным способом. Исследуемый объект относится к категории изделий, переход которых в предельное состояние при применении по назначению не ведет к катастрофическим последствиям. Основным процессом, определяющим переход в предельное состояние, является изнашивание.

2.2 Выбор номенклатуры задаваемых показателей надежности (ПН)

Ссылаясь на представленные выше классификационные признаки исследуемого объекта была определена номенклатура задаваемых ПН. К ней относится комплексный ПН – коэффициент технического использования К_{т. и.}, показатели безотказности – интенсивность отказов всего устройства в пределах заданной наработки, средняя наработка до отказа, показатель ремонтопригодности – среднее время восстановления работоспособного состояния.

Для исследуемого устройства задались следующими ПН:

- вероятность безотказной работы на непрерывном участке Р(t_б.р.)=0,96;

- время безотказной работы t_б.р=600 ч.;

- коэффициент готовности К_г=0,98;

- среднее время восстановления Т_в=2 ч.;

- срок сохраняемости Т_с=10 л;

- средний срок службы Т_сл=8 л;

- коэффициент технического использования К_т.и.=0,98.

2.3 Установление критериев отказов и предельных состояний

Критериями отказов для ФУ №1 являются:

- прекращение выполнения изделием заданных функций – отсутствие сигнала на выходе микрофона;

- снижение качества функционирования – уменьшение мощности звукового сигнала и увеличение шумовой составляющей.

Критериями отказов для ФУ №2 являются:

- прекращение выполнения изделием заданных функций – отсутствие сигнала на выходе усилителя;

- снижение качества функционирования – уменьшение мощности звукового сигнала и уменьшение коэффициента усиления ниже пределов допустимого уровня.

Критериями отказов для ФУ №3 являются:

- прекращение выполнения изделием заданных функций – отсутствие генерируемого сигнала;

- снижение качества функционирования – частота генерируемого сигнала выходит за приделы диапазона заданных частот.

Критериями отказов для ФУ №4 являются:

- прекращение выполнения изделием заданных функций – отсутствие сигнала на выходе усилителя;

Критериями отказов всего устройства являются:

- прекращение выполнения изделием заданных функций – полное отсутствие каких-либо проявлений сигнала на выходе устройства;

- снижение качества функционирования – изменение частоты за пределы допустимого уровня, снижение мощности выходного сигнала.

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПО СОСТАВНЫМ ЧАСТЯМ

Предполагается простейший поток отказов отдельных элктрорадиоэлементов (ЭРЭ) и функциональных узлов изделия. В устройстве все элементы данного типа равнозначны, т.е. величины интенсивностей отказов λ_i одинаковы. Все элементы работают в номинальном режиме.

Интенсивности отказов всех элементов постоянны, т.е. процессы деградации не учитываются, а отказы отдельных элементов являются событиями независимыми. Все элементы работают одновременно, в смысле надежности находятся в последовательном соединении.

Была определена средняя интенсивность отказов для каждого функциональные узла элементов

_элемсогласно ДСТУ 2992-95(см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 – Средняя интенсивность отказов отдельных типов элементов

Элемент	_{элем .}, ч
Непроволочный резистор	0,6
Конденсатор	2,5
Транзистор	4
Диоды	1,6
Катушки	1,5
Антенна	1,5
Микрофон	1,5
Контактная пайка	0,05
Контактная дорожка	0,05

На основании таблицы 3.1 и перечня элементов была найдена средняя интенсивность отказов для каждого ФУ

_∑ФУ_i(см. табл. 3.2):