G - масса аппарата;
Kg - обобщенный коэффициент объемной массы изделия;
G'- объемная масса аппарата;
kp - коэффициент, учитывающий потери Pпит.
Значения kv лежат в пределах от 0,2 до 1, Vуст - от долей см3 до сотен дм3, Kg - от 1,2 до 3, Gi - от долей грамма до нескольких килограмм, G'- от 0,4 до 1,6 г/см3, kp - от 1,1 до 1,2.
Исходными данными для расчета являются:
- количество элементов в блоке;
- количество наименований элементов;
- физическая площадь элементов блока;
- физический объем элементов блока;
- физический вес элементов блока;
- линейные размеры;
- значение объемной массы - 0,8;
- коэффициент заполнения - 0,7.
В данном проекте расчет компоновочных показателей проведен с помощью программы на ПЭВМ. Распечатки с результатами расчета приведены в приложении Б настоящего дипломного проекта.
Таблица 5.1
Полученные данные
| Тип | Объем, см3 | Площадь, см2 | Масса,г |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| К10-17 М1500-0,047 мкФ | 0,60 | 0,40 | 2,0 |
| К10-17 М47-0,068 мкФ | 0,60 | 0,40 | 2,0 |
| К50-35-25В-220мкФ | 12,0 | 4,0 | 15,0 |
| К50-35-50В-1000мкФ | 22,0 | 7,0 | 25,0 |
| К561ЛЕ5,ИЕ16 | 1,0 | 2,0 | 5,0 |
| КР1006ВИ1 | 2,0 | 4,0 | 8,0 |
| СD4046 | 8,0 | 10,0 | 18,0 |
| Трансформатор сетевой | 6,0 | 5,0 | 50,0 |
| Трансформатор выходной | 5,5 | 4,5 | 45,0 |
| С2-23-0,125-100кОм | 0,4 | 0,6 | 1,0 |
| С2-23-0,25-1,2кОм | 0,5 | 0,7 | 1,0 |
| Реле РЭС 60 | 2,0 | 1,5 | 7,0 |
| КЦ405Е | 2,0 | 4,0 | 3,0 |
| КТ315Б | 0,3 | 0,4 | 1,0 |
| КТ815Г | 1,0 | 0,5 | 4,0 |
Общий компоновочный объем платы V = 6.5940000000Е+01
Общая компоновочная площадь платы S = 3.8010000000Е+01
Общая компоновочная масса аппаратуры М = 1.4248000000Е+02
По результатам расчета можно сделать вывод: полученные данные расчета вполне удовлетворяют требованиям технического задания.
6. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И ВОССТАНАВЛИВАЕМОСТИ
Надежность является одним из свойств, которые определяют качество радиоэлектронного устройства. Надежность есть свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных условиях (обеспечивать нормальную работу системы).
Под "заданными условиями" подразумеваются различные факторы, которые могут влиять на выходные параметры системы и выводить их за пределы установленных норм.
Для получения более или менее достоверных расчетных данных о надежности разрабатываемого изделия необходимо располагать аналитическими зависимостями, в наилучшей степени характеризующими взаимосвязи параметров элементов с выходными параметрами изделия, степенью влияния параметров элементов на выходные параметры изделия, т.е. "вес" каждого элемента в общей надежности изделия. Нужно знать поведение параметров элементов от действующих на них нагрузок, определяющихся режимом их использования и внешними воздействиями. Кроме того необходимо иметь сведения о вероятности появления возможных уровней режимов и внешних воздействий, а также степень взаимосвязей и взаимозависимостей элементов.
Поскольку элементы в общем случае могут находиться в рабочем режиме различное время, отличающееся от рабочего времени изделия, это также должно учитываться при расчете надежности.
Уточненный расчет показателей надежности выполняют на заключительных стадиях проектирования РЭУ, когда выбраны типы и типоразмеры элементов, спроектирована конструкция и имеются результаты расчета тепловых режимов, виброзащищенности и т.п.
Расчет выполняется при следующих допущениях:
а) отказы элементов случайны и независимы;
б) для элементов РЭУ справедлив экспоненциальный закон надежности;
в) принимаются во внимание только внезапные отказы, т.е. вероятность с точки зрения отсутствия постепенных отказов равна единице;
г) учитываются только элементы электрической схемы, а также монтажные соединения, если вид соединений заранее определен;
д) электрический режим и условия эксплуатации элементов учитываются более точно, чем при ориентировочном расчете, и, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства (шасси, корпус провода и т.п.).
Общими исходными данными для расчета этих надежностей являются:
- схема электрическая принципиальная устройства с перечнем элементов;
- значения коэффициентов нагрузки элементов, выбранные по таблицам для каждой группы элементов в зависимости от температуры окружающей среды;
- справочные значения интенсивностей отказов для групп элементов;
- время непрерывной работы устройства t=10000 ч;
- заданное время восстановления изделия tзад=1.2 ч;
- достаточное число отказов m=12.
Последовательность расчета:
1. Определяется коэффициент электрической нагрузки элементов РЭУ (КН) по следующей формуле:
КН=FРАБ/FНОМ ,(6.1)
где FРАБ - электрическая нагрузка элемента в рабочем режиме, т.е. нагрузка, которая имеет место на рассматриваемом схемном элементе;
FНОМ - номинальная или предельная по ТУ электрическая нагрузка элемента, выполняющего в конструкции функцию схемного элемента.
В качестве электрической нагрузки FНОМ необходимо использовать номинальные или предельные по ТУ электрические характеристики элементов, выбранные для проектируемой конструкции РЭУ. Электрические характеристики FРАБ следует брать из результатов электрического расчета принципиальной электрической схемы РЭУ или получать путем экспресс-анализа (ориентировочной оценки) электрических нагрузок схемных элементов.
2. Принимается решение о том, какие факторы, кроме коэффициента электрической нагрузки, будут учтены.
Используя результаты конструкторских расчетов, определяются значения параметров, описывающих учитываемые факторы, причем эти значение желательно иметь для каждого элемента.
3. Формируются группы однотипных элементов.
Признаком объединения элементов в одну группу в данном расчете является не только функциональное назначение элемента, но и примерное равенство коэффициентов электрической нагрузки и параметров, описывающих другие учитываемые эксплуатационные факторы.
Если для элементов одного и того же функционального назначения значения КН£0,05...0,1, то такие элементы по коэффициенту электрической нагрузки допускается объединять в одну группу.
Под интенсивностью отказов понимают условную плотность времени до отказа изделия, определяемую при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.
Информация о значениях интенсивностей отказов представлена в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Значения интенсивностей отказов
| Наименование элемента (группы, вид, тип) | Количество элементов в j-й группе, nj | Интенсивность отказов для элементов j-й группы lj,х10-6 1/ч | Произведение lj х nj,х10-6 1/ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Полупроводниковые цифровые интегральные схемы | 4 | 2,25 | 9 |
| Полупроводниковые аналоговые интегральные схемы | 1 | 2 | 2 |
| Транзисторы кремниевые малой мощности | 1 | 0,75 | 0,75 |
| Транзисторы кремниевые средней и большой мощности | 3 | 1,5 | 4,5 |
| Блоки (мосты)выпрямительныегерманиевые | 1 | 1,1 | 1,1 |
| Светодиоды | 5 | 0,7 | 3,5 |
| Резисторы постоянные непроволочные | 17 | 0,03 | 0,51 |
| Резисторы переменные непроволочные | 2 | 0,11 | 0,22 |
| Конденсаторы керамические | 5 | 0,05 | 0,25 |
| Конденсаторы электролитические алюминиевые | 4 | 0,55 | 2,2 |
| Трансформатор сетевой | 1 | 0,8 | 0,8 |
| Трансформатор выходной | 1 | 0,9 | 0,9 |
| Переключатели малогабаритные | 4 | 0,6 | 2,4 |
| Тумблеры, кнопки | 2 | 0,4 | 0,8 |
| Реле электромагнитные миниатюрные | 1 | 1,2 | 1,2 |
| Вставка плавкая | 2 | 0,5 | 1 |
| Держатели предохранителя | 2 | 0,2 | 0,4 |
| Кабель сетевой | 1 | 2 | 2 |
| Кабели (шнуры) | 2 | 0,6 | 1,2 |
| Соединения пайкой, ток постоянный | 170 | 0,04 | 6,8 |
| Соединения пайкой, ток переменный | 50 | 0,1 | 5 |
| Плата печатного монтажа | 1 | 0,2 | 0,2 |
| Лепесток контактный | 20 | 0,2 | 4 |
| Вилка сетевая | 1 | 0,5 | 0,5 |
| Преобразователь пьезокерамический | 1 | 0,25 | 0,25 |
| Соединения винтами | 20 | 0,001 | 0,02 |
| å | 51,5 |
4. Определяется суммарная интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрических нагрузок и условий их работы в составе устройства по следующим формулам:
m
lj(n)=l0j Õa(xi), (6.2)
i=1
k
lå(n)=å njlj(n),(6.3)
j=1
где lj(n) - интенсивность отказов элементов j-й группы с учетом электрического режима и условий эксплуатации;
l0j- справочное значение интенсивности отказов элементов j-й группы, j= 1, ..., k;
nj - количество элементов в j-й группе; j= 1, ..., k;
k - число сформированных групп однотипных эллементов; в предельном случае каждый элемент РЭУ может составлять отдельную группу;
a(xi) - поправочный коэффициент, учитывающий влияние фактора хi, i=1, ... , m;
m - количество принимаемых во внимание факторов.
В качестве факторов хi могут рассматриваться коэффициенты нагрузки Кн, температура и т.п.
Суммарная интенсивность отказов элементов равна:
lå=51,5х10-6 1/ч
После возникновения отказа работоспособность устройства восстанавливается путем ремонта (устранения неисправности). Затраты времени на восстановление отказа называются временем восстановления и складываются из времени поиска неисправности и времени замены неисправного элемента. Время восстановления является случайной величиной и распределено по экспоненциальному закону.