- вероятность безотказной работы:
-lсх*t
Р = e , (2.1)
где е - основание натурального логарифма;
lсх - интенсивность отказа схемы;
t - заданное время работы схемы.
- средняя наработка на отказ:
Тср. = 1/lсх (2.2)
- интенсивность отказа схемы:
lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки, (2.3)
где ln - интенсивность отказов всех элементов данной
группы;
lплаты - интенсивность отказов печатной платы;
lпайки - интенсивность отказа всех паек.
ln = li * n , (2.4)
где li - интенсивность отказов i-того элемента данной
группы.
li = lo * б , (2.5)
где lo - интенсивность отказов элемента при нормальных
условиях;
б - коэффициент влияния температуры, зависит от
коэффициента нагрузки Kn.
Надежность элементов функционального узла является одним из факторов, существенно влияющих на интенсивность отказов изделия в целом. Интенсивность отказов элементов зависит от конструкции, качества изделия, от условий эксплуатации и режимов работы.
Для удобства расчета однотипных электро-радио элементов (ЭРЭ), находящихся в одинаковых температурных условиях и работающих в одинаковых (близких) эксплутационных режимах, можно объединить в одну группу.
Исходные и справочные данные занесены в таблицу 2.1.
Расчет параметров надежности
По формуле 2.5 определяем реальное значение интенсивности отказов i-того элемента группы. По формуле 2.4 определяем интенсивность отказов данной группы элементов, результаты заносим в таблицу 2.1.
По формуле 2.3 определяем интенсивность отказов схемы:
lсх=(4,68+0,014+0,162+0,09+0,06+0,15+1,17+0,9+0,5
-6 -6
+0,6+0,5+2,34+0,6+0,004+0,004)*10 = 11,774*10
По формуле 2.2 определяем среднюю наработку на отказ:
-6
Tср=1/(11,774*10 )=84933 ч.
Определяем вероятность безотказной работы по формуле 2.1 для пяти временных точек (t1=100ч, t2=500ч, t3=1000ч, t4=5000ч, t5=10000ч).
P(100)=0,99882
P(500)=0,99413
P(1000)=0,9883
P(5000)=0,94283
P(10000)=0,88893
3 Описание и расчет конструкции функционального узла
Разработка конструкции электрических соединений функционального узла осуществляется на одно или двухсторонней печатной плате.
Исходными данными для проектирования печатных плат являются:
- принципиальная электрическая схема, которая определяет число элементов, характер связи между ними, число и характер внешних связей;
- технические требования конструкции, условия работы, конструкторские ограничения.
При разработке электрических соединений на основе печатной платы определяются:
- конструкторско-технологический тип платы, ее класс плотности, материал основания;
- площадь, габариты и соотношение размеров сторон платы;
- расчет элементов печатной платы;
- размещение элементов на печатной плате;
- трассировка печатной платы.
Конструктивно-технологическое проектирование печатной платы.
Конструкцию печатной платы определяет: плотность компоновки, стоимость производства и эксплуатации.
Печатная плата представляет собой изоляционное основание, на котором имеется совокупность печатных проводников, контактных площадок или переходов.
Анализируя принципиальную электрическую схему, проектируем печатную плату односторонней.
Для основания платы используем стеклотекстолит, выбирается химический способ получения печатных проводников. Этот метод обладает следующими достоинствами:
- простота используемого технологического оборудования;
- не высокая стоимость процесса производства;
- высокая адгезия печатных проводников к диэлектрику.
Марка материала СФ-1-35-1,5 - одностосторонний фольгированный стеклотекстолит, толщиной фольги 35 мкм. Он обладает улучшенными изоляционными свойствами, влагостойкостью и термостойкостью. Рекомендуется для изготовления печатных плат, эксплуатирующихся при температурах до 120° С.
Определение площади платы, габаритов и соотношения размеров сторон.
При определении площади платы, суммарная площадь, устанавливаемых на нее элементов умножается на коэффициент 3. К этой площади прибавляется площадь вспомогательных зон, предназначенных для размещения соединителей. Определяем площадь печатной платы:
Sп/п = 3Sэрэ + Sкп, (3.1)
где Sэрэ - площадь всех электрорадио элементов,
Sкп - площадь контактных полей.
Y1 = Y2 = 10 мм
X1 = X2 = 5 мм
Максимальные габариты получаются из условий получения достаточной жесткости платы. Отношение размеров сторон не должно превышать 1 к 3.
Расчет элементов печатного монтажа.
При разработке конструкции печатной платы, необходимо рассчитывать диаметр контактных площадок и диаметр отверстий.
Основными исходными данными для расчетов элементов печатного монтажа является класс плотности и шаг координатной сетки 2,5 мм.
Таблица 3.1
| Параметры элементов печатного монтажа | Размеры элементов проводящего рисунка для классов плотности | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Ширина проводников, Т | 0,75 | 0,45 | 0,25 |
| Расстояние между проводниками, l | 0,75 | 0,45 | 0,25 |
| Контактный поясок, b | 0,3 | 0,2 | 0,1 |
| Коэффициент погрешности, с | 0,65 | 0,3 | 0,3 |
Рассчитываем диаметр отверстий:
Dотв = Dвыв + (0,2 - 0,3), (3.1)
где Dвыв - диаметр выводов ЭРЭ.
Расчет:
для R1 - R13, C1 - C7, VD1 - VD5, VS1
Dотв = Dвыв + 0,2 = 0,8 + 0,2 = 1 мм,
для VT1 - VT4
Dотв = Dвыв + 0,2 = 0,6 + 0,2 = 0,8 мм,
для L1, HL1
Dотв = Dвыв + 0,2 = 1 + 0,2 = 1,2 мм.
Диаметр контактных площадок:
Dкп = Dотв + b + c, (3.2)
где Dотв - диаметр отверстия;
b - ширина контактного пояса, зависит от класса плотности монтажа;
с - коэффициент погрешности, зависит от класса плотности монтажа.
Расчет:
для R1 - R13, C1 - C7, VD1 - VD5, VS1
Dкп = Dотв + 0,2 + 0,3 = 1,5 мм,
для VT1 - VT4
Dкп = Dотв + 0,2 + 0,3 = 1,3 мм,
для L1, HL1
Dкп = Dотв + 0,2 + 0,3 = 1,7 мм.
Размещение РЭ на печатную плату.
Размещение ЭРЭ и ИМС предшествует трассировке печатных связей и во многом определяет эффективность трассировки.
Основной метод размещения ИМС - плоский многорядный. Задача компоновки заключается в том, что с одной стороны необходимо разместить элементы как можно более плотно, а с другой стороны - обеспечить наилучшие условия для трассировки, электромагнитной и тепловой совместимости, автоматизации сборки, монтажа и контроля.
Микросхемы со штырьковыми выводами устанавливаются с одной стороны печатной платы, а микросхемы с планарными выводами, бескорпусные ИМС и ЭРЭ допустимо устанавливать с двух сторон печатной платы. Крепление микросхем и ЭРЭ осуществляется, в основном, пайкой, причем, не задейственные контакты необходимо запаивать для увеличения жесткости. Микросхемы с планарными выводами можно устанавливать с помощью клея и лака. Их выводы припаивают к контактным площадкам. Корпус микросхемы с планарными выводами приклеивают непосредственно на полупроводник или на контактную прокладку. Прокладка может быть из тонкого текстолита 0,3 мм или металлическая (медь, алюминий, их сплавы) 0,2 - 0,5 мм. Металлическая прокладка служит в качестве теплоотводящей шины. Для ее изоляции от проводников используют специальную пленку.
Центры металлизированных и крепежных отверстий на полупроводнике должны располагаться в узлах координатной сетки. Координатную сетку применяют для определения положения печатного монтажа. Основной шаг координатной сетки 2,5 мм, дополнительный - 1,25 мм и 0,25 мм.
Контактные площадки или металлизированные отверстия под первый вывод должны иметь ключ.
Для увеличения ремонтопригодности, ИМС второй степени интеграции устанавливают в разъемные соединители. Электрический соединитель крепят и распаивают на печатной плате.
Трассировка печатных проводников.
Трассировка заключается в нахождении приемлемого компромисса с учетом схемотехнических требований (минимизация помех), конструкторских и технологических требований (минимизация изгибов трасс, перемычек из объемного провода). При увеличении числа слоев, трассировка упрощается, но стоимость платы растет. При малом числе слоев плата дешевле, но увеличивается сложность трассировки без перемычек, которые увеличивают стоимость сборки и уменьшают надежность платы. Трассировка осуществляется вручную или с помощью САПР. Ширину печатных проводников и земли выбирают из ряда размеров: 1,2; 1,9; 2,1; 2,5; 5 мм.
Выводы к курсовому проекту.
Данная схема представляет собой телефонный сигнализатор и используется в тех случаях, когда нужно продублировать телефонный сигнал светом или при помощи выносного звонка, который можно поместить в любом месте помещения. Причем подключаться к телефонному аппарату или к телефонной линии не потребуется. Данная схема не влияет на работу телефонного аппарата. Благодаря широкому выбору используемых радиоэлементов, устройство простое для изготовления.