Блок управления подогревателем жидкостным (стр. 3 из 8)

n_s=1,8 -допустимый запас прочности для стеклотекстолита.

;

Вывод: условие вибропрочности для ПП выполняется, так как s_mах<[s]

2.5.2.Расчет печатной платы на действие удара

Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса.

Ударные импульсы могут быть полусинусоидальной, четвертьсинусоидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы.

Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:

- длительность ударного импульса (t),

- амплитуда ускорения ударного импульса (Н_у).

Целью расчета является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.

Ударный импульс действует только в течение времени t и величина w=p/t получила название условной частоты импульса.

Исходными данными для расчета конструкции на ударопрочность являются:

- параметры ударного импульса (t_и,Н_у)

- параметры конструкции

- характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.

Исходные данные для расчета:

Длительность ударного импульса:

Амплитуда ускорения ударного импульса:

;

Собственная частота колебаний механической системы:

(расчет данной величины выполнен в пункте 2.5.1. ).

Расчет на ударопрочность проводим в следующей последовательности:

1.Определяем условную частоту ударного импульса:

;

где:

- длительность ударного импульса;

;

2.Определяем коэффициент передачи при ударе (для прямоугольного импульса):

;

где:

n- коэффициент расстройки

;

f_с - собственная частота колебаний механической системы.

;

;

3.Находим ударное ускорение:

;

где:

Н_у -амплитуда ускорения ударного импульса.

;

4.Рассчитываем максимальное относительное перемещение (для прямоугольного импульса):

;

;

5.Проверяем выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:

1.Для ЭРЭ ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. а_у<а_удоп, где а_удоп определяется из анализа элементной базы изделия;

, следовательно а_у<а_удоп.

2.Для ПП с ЭРЭ S_mах<0,003b, где b – размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ;

;

, следовательно S_mах<0,003b.

Вывод: условия ударопрочности выполняются.

2.6 Тепловой расчет

Тепловой расчет элемента VT2

1) Определим мощность, рассеиваемую транзистором BC 847B. Рассматриваемый транзистор является полевым.

Рассеиваемая на нем мощность определяется как произведение квадрата тока, протекающего через транзистор, на сопротивление канала.

На графике зависимости сопротивления канала от температуры перехода выберем точку, соответствующую температуре перехода, ближайшей к максимально допустимой. Для рассматриваемого транзистора максимально допустимая температура перехода составляет

.

Выбранной точке соответствует значение сопротивления канала 3 Ома.

Максимальный ток, протекающий через транзистор VT2, будет определяться максимальным из токов: ток заряда аккумулятора (0,7А) и ток, потребляемый устройствами, подключенными к модулю питания (0,8А).

Таким образом, есть все необходимые данные для того чтобы определить рассеиваемую транзистором мощность:

3) Для транзистора BC 847B (корпус SOT-23) в справочнике приводится значение теплового сопротивления переход - окружающая среда

:

– при

кв. дюйм (3,2 см²) .

4) Определим перегрев перехода транзистора относительно окружающей среды при его установке на медный проводник, площадь которого не менее 6,4 см²:

5) Проверим, выполняется ли условие

. Температуру окружающей среды с учетом воздействия установленных рядом с транзистором элементов примем равной 120 градусам.

Выражение (*) показывает, что при площади медного проводника, на котором расположен транзистор, не менее 3,2 см², протекающем через него токе 0,8А и температуре окружающей среды 120°C температура транзистора не поднимется выше допустимой.

2.7 Расчет надежности

Надежность – свойство электронной аппаратуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования

Ресурс – продолжительность работы ЭА до предельного состояния, установленного в нормативно-технической документации.

Случайное событие, приводящее к полной или частичной утрате работоспособности ЭА, называется отказом.

Отказы по характеру изменения параметров аппаратуры до момента их возникновения подразделяют на внезапные (катастрофические) и постепенные. Постепенные отказы характеризуются временным изменением одного или нескольких параметров, внезапные — скачкообразно изменяющимися.

По взаимосвязи между собой различают отказы независимые, не связанные с другими отказами, и зависимые.

По повторяемости возникновения отказы бывают одноразовые (сбои) и перемежающиеся. Сбой – однократно возникающий самоустраняющийся отказ, перемежающийся – многократно возникающий сбой одного и того же характера.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации. Для расчета надежности необходимо иметь логическую модель безотказной работы системы. При ее составлении предполагается, что отказы элементов независимы, а элементы и система могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном или неработоспособном. Элемент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на логической схеме надежности. Элемент, отказ которого не приводит к отказу системы, считается включенным параллельно.

1. Интенсивность отказов элементов с учётом условий эксплуатации изделий определяется по формуле:

l_i=l_0iK₁K₂K₃K₄a_i(T,K_н),

где l_0i- номинальная интенсивность отказов;

К₁ и К₂ - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов; они выбираются из условия

;

К₃ - поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры (

);

К₄ - поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха; при высоте над уровнем моря 0..1 км,

.

a_i(T,K_н) - поправочный коэффициент в зависимости от температуры поверхности элемента (Т) и коэффициента нагрузки (К_н).

2. Вероятность безотказной работы в течение заданной наработки (0,t_р) рассчитывается по формуле:

,

где n– число элементов.

3. При этом интенсивность отказов системы:

,

4. Среднее время наработки до отказа:

Т = 1/L.

1. Определим интенсивность отказов элементов:

Таблица №4

ЭРЭ	N	l0i×10-6, 1/ч	ai	К1	К2	К3	К4	li×10-6, 1/ч
Диоды	12	0,2	2	1	1	3	1,65	1,98
Конденсаторы	18	0,5	1					2,47
Микросхема	2	0,65	3					9,65
Предохранитель	1	0,2	1					0,99
Разъем	1	0,5	0,6					1,48
Резисторы	63	0,1	0,8					0,396
Резонатор кварцевый	1	0,27	0,9					1,2
Реле	1	0,6	1,5					4,455
Стабилитрон	4	0,2	1,2					1,188
Транзисторы	13	0,45	0,95					2,11
Плата печатная	1	0,5	0,04					0,099
Пайка	274	0,02	0,5					0,049

2. Определим интенсивность отказов системы.